kvantteorin

Kvantteorin är den grundläggande teorin som beskriver naturen på atomär och subatomär nivå. Den ersätter många aspekter av klassisk fysik när det gäller småskaliga system och är baserad på kvantisering av vissa storheter och sannolikhetsbeskrivningar av tillstånd. System beskrivs av vågfunktioner eller tillståndsvektorer i ett matematiskt ramverk som ofta innefattar Hilbertrum och operatörer.

Centrala principer är kvantisering av energi och andra storheter, våg-partikel-dualitet, överlagrings- eller superpositionsfenomen samt osäkerhetsprincipen. Mätningar kopplas till operatörer och Borns regel ger sannolikheter för mätresultat. Den tidsmässiga utvecklingen följs av Schrödingers ekvation som beskriver hur tillståndet förändras i tid i slutna system.

Historiskt utvecklades kvantteorin under första hälften av 1900-talet: Plancks kvantisering av energi, Einsteins foton, Bohrs modell av atomens nivåer, de Broglies våg-natur, och Schrödingers formulering av kvantmekanik samt Heisenbergs osäkerhetsrelation. Under 1930-talet etablerades kvantfältteori och formaliseringar av kvantmekaniska beräkningar av Dirac, Born och andra.

Tolkningar av kvantteorin varierar och saknas en enhetlig konsensus: Köpenhamnstolkningen dominerar och alternativ som many-worlds eller dekoherensbaserade förklaringar har förespråkats. Kvantteorin tillämpas dagligen i kemi, materialvetenskap, laserteknik och medicinsk bildbehandling, samt i växande områden som kvantinformation, där kvantbitar, sammanflätning och kvantdatorer spelar centrala roller.

Kvanteorin utgör grunden för modern fysik och teknologi och erbjuder en matematisk och konceptuell ram för att beskriva och utnyttja mikroskopiska fenomen.