kvanttiteoria

Kvanttiteoria on fysiikan ala som paine kuvaa aineen ja energian käyttäytymistä pienimmissä mittakaavoissa, kuten atomeissa, hiukkasissa ja fotoneissa. Se antaa malleja ilmiöille, joita klassinen fysiikka ei kykene selittämään, kuten aalto-partikkelisuutta, energian kvantittumista ja mittaustulosten todennäköisyyspohjaa.

Keskeisiä käsitteitä ovat superpositio, jossa järjestelmän tilat voivat olla useita samanaikaisesti, sekä aaltofunktio (psi) tai tilan kuvaus tilavektorin muodossa. Kvanttisuuria kuvaavat havainnot ovat operoitavien Hermitian-operatorien kautta, ja mittaus tuottaa tuloksen todennäköisyyksien mukaan Bornin säännön mukaan. Epävarmuusperiaate rajoittaa yhtäaikaisen mittaamisen tarkkuutta paikan ja momentin kaltaisilla pareilla; energian kvantittuminen ilmenee diskreetteina arvoina.

Matemaattisesti järjestelmän tila elää Hilbertin tilassa, josta tilan aika/evoluutio määräytyy Schrödingerin yhtälön avulla. Kvanttiteoria voidaan esittää sekä aalto‑ että matriikkamekaanikkana, ja sen tulkintaan liittyy useita näkemyksiä sekä kokeellisesti todistettuja ilmiöitä että filosofisia pohdintoja.

Historiaan kuuluvat Planckin kvantin alkuperäinen idea sekä Einsteinin, Bohrin, de Broglien ja myöhemmin Heisenbergin, Schrödingerin ja Diracin panokset. Nykyään kvanttiteoria muodostaa perustan monille teknologioille, kuten puolijohteille, lasertekniikalle ja MRI-laitteille, sekä kehittää uusia suunnitelmia kvanttitietokoneiden ja kvanttiviestinnän varalta.

Sovellusten lisäksi teorialla on useita tulkintoja siitä, miten mittaustulokset ja todellisuus yksittäistapauksissa ovat yhteydessä toisiinsa, kuten Kööpenhaminan tulkinta, monien maailmojen tulkinta ja decoherenssi.