Quantum mechanics , also known as quantum physics or quantum theory , is a branch of physics providing a mathematical description of the wave–particle duality of matter and energy . Teori ini dikembangkan pada tahun 1925 oleh Werner Heisenberg . [1] Mekanika kuantum menggambarkan evolusi waktu dari sistem fisik melalui struktur matematika yang disebut fungsi gelombang . The theory was developed in 1925 by Werner Heisenberg . [ 1 ] Quantum mechanics describes the time evolution of physical systems via a mathematical structure called the wave function . Fungsi gelombang merangkum probabilitas bahwa sistem ini dapat ditemukan dalam keadaan tertentu pada waktu tertentu. The wave function encapsulates the probability that the system is to be found in a given state at a given time. Mekanika kuantum juga memungkinkan seseorang untuk menghitung efek pada sistem membuat pengukuran sifat-sifat sistem dengan mendefinisikan pengaruh dari pengukuran pada fungsi gelombang. Quantum mechanics also allows one to calculate the effect on the system of making measurements of properties of the system by defining the effect of those measurements on the wave function. Hal ini menyebabkan terkenal prinsip ketidakpastian serta perdebatan abadi atas peran eksperimen, dicontohkan dalam Schrödinger Cat eksperimen pikiran . This leads to the well-known uncertainty principle as well as the enduring debate over the role of the experimenter, epitomised in the Schrödinger's Cat thought experiment .
Mekanika kuantum berbeda secara signifikan dari mekanika klasik dalam prediksi ketika skala pengamatan menjadi sebanding dengan skala atom dan sub-atom, yang disebut kuantum alam . Quantum mechanics differs significantly from classical mechanics in its predictions when the scale of observations becomes comparable to the atomic and sub-atomic scale, the so-called quantum realm . Namun, banyak makroskopik sifat sistem hanya dapat sepenuhnya dipahami dan dijelaskan dengan menggunakan mekanika kuantum. However, many macroscopic properties of systems can only be fully understood and explained with the use of quantum mechanics. Fenomena seperti superkonduktivitas , sifat-sifat bahan seperti semikonduktor dan nuklir dan kimia mekanisme reaksi diamati sebagai perilaku makroskopik, tidak bisa dijelaskan menggunakan mekanika klasik. Phenomena such as superconductivity , the properties of materials such as semiconductors and nuclear and chemical reaction mechanisms observed as macroscopic behaviour, cannot be explained using classical mechanics.
Istilah ini diciptakan oleh Max Planck , dan berasal dari pengamatan bahwa beberapa kuantitas fisik dapat diubah hanya dengan jumlah diskrit atau kuanta , sebagai kelipatan dari konstanta Planck , bukannya mampu bervariasi secara kontinyu atau dengan jumlah yang sewenang-wenang. The term was coined by Max Planck , and derives from the observation that some physical quantities can be changed only by discrete amounts, or quanta , as multiples of the Planck constant , rather than being capable of varying continuously or by any arbitrary amount. Sebagai contoh, momentum sudut , atau lebih umumnya tindakan , [2] dari sebuah elektron terikat ke atom atau molekul yang terkuantisasi. For example, the angular momentum , or more generally the action , [ 2 ] of an electron bound into an atom or molecule is quantized. Meskipun elektron terikat tidak menunjukkan tingkat energi terkuantisasi, salah satu yang terikat dalam suatu orbital atom memiliki nilai terkuantisasi momentum sudut. Although an unbound electron does not exhibit quantized energy levels, one which is bound in an atomic orbital has quantized values of angular momentum. Dalam konteks mekanika kuantum, dualitas gelombang-partikel energi dan materi dan prinsip ketidakpastian memberikan pandangan terpadu dari perilaku foton , elektron dan atom-skala objek. In the context of quantum mechanics, the wave–particle duality of energy and matter and the uncertainty principle provide a unified view of the behavior of photons , electrons and other atomic-scale objects.
Para formulasi matematis mekanika kuantum yang abstrak. The mathematical formulations of quantum mechanics are abstract. Demikian pula, implikasi sering kontra-intuitif dalam hal fisika klasik . Similarly, the implications are often counter-intuitive in terms of classical physics . Inti dari formulasi matematis adalah fungsi gelombang (didefinisikan oleh persamaan gelombang Schrödinger ), yang menggambarkan amplitudo probabilitas posisi dan momentum partikel. The centerpiece of the mathematical formulation is the wavefunction (defined by Schrödinger's wave equation ), which describes the probability amplitude of the position and momentum of a particle. Manipulasi matematis dari fungsi gelombang biasanya melibatkan notasi bra-ket , yang membutuhkan pemahaman tentang bilangan kompleks dan functionals linear . Mathematical manipulations of the wavefunction usually involve the bra-ket notation , which requires an understanding of complex numbers and linear functionals . Fungsi gelombang memperlakukan objek sebagai osilator harmonik kuantum dan matematika mirip dengan yang dari resonansi akustik . The wavefunction treats the object as a quantum harmonic oscillator and the mathematics is akin to that of acoustic resonance .
Banyak hasil mekanika kuantum tidak memiliki model yang mudah divisualisasikan dalam hal mekanika klasik , misalnya, pada keadaan dasar dalam model kuantum mekanik adalah non-nol energi negara itu adalah energi negara diizinkan terendah dari suatu sistem, daripada sistem klasik tradisional yang dianggap sebagai sekadar beristirahat dengan nol energi kinetik. Many of the results of quantum mechanics do not have models that are easily visualized in terms of classical mechanics ; for instance, the ground state in the quantum mechanical model is a non-zero energy state that is the lowest permitted energy state of a system, rather than a traditional classical system that is thought of as simply being at rest with zero kinetic energy.
Pada dasarnya, ia mencoba untuk menjelaskan perilaku aneh dari materi dan energi pada tingkat sub-atomik upaya-an yang telah menghasilkan hasil yang lebih akurat dari fisika klasik dalam memprediksi bagaimana partikel individu berperilaku. Fundamentally, it attempts to explain the peculiar behaviour of matter and energy at the subatomic level—an attempt which has produced more accurate results than classical physics in predicting how individual particles behave. Tapi masih banyak anomali yang tidak dapat dijelaskan. But many unexplained anomalies remain.
Secara historis, versi awal mekanika kuantum dirumuskan dalam dekade pertama abad ke-20, sekitar waktu yang teori atom dan teori sel cahaya sebagaimana ditafsirkan oleh Einstein pertama kali datang ke secara luas diterima sebagai fakta ilmiah; teori-teori ini kemudian dapat dipandang sebagai teori kuantum dari materi dan radiasi elektromagnetik. Historically, the earliest versions of quantum mechanics were formulated in the first decade of the 20th Century, around the time that atomic theory and the corpuscular theory of light as interpreted by Einstein first came to be widely accepted as scientific fact; these later theories can be viewed as quantum theories of matter and electromagnetic radiation.
Setelah Schrödinger terobosan 's untuk menurunkan persamaan gelombang di pertengahan 1920-an, teori kuantum dirumuskan secara signifikan jauh dari teori kuantum lama , terhadap mekanika kuantum Werner Heisenberg , Max Born , Wolfgang Pauli dan rekan mereka, menjadi ilmu probabilitas berdasarkan interpretasi Kopenhagen dari Niels Bohr . Following Schrödinger 's breakthrough in deriving his wave equation in the mid-1920s, quantum theory was significantly reformulated away from the old quantum theory , towards the quantum mechanics of Werner Heisenberg , Max Born , Wolfgang Pauli and their associates, becoming a science of probabilities based upon the Copenhagen interpretation of Niels Bohr . Pada tahun 1930, teori telah dirumuskan lebih terpadu dan diresmikan oleh karya Paul Dirac dan John von Neumann , dengan penekanan lebih ditempatkan pada pengukuran , sifat statistik dari pengetahuan kita tentang realitas, dan spekulasi filosofis tentang peran pengamat . By 1930, the reformulated theory had been further unified and formalized by the work of Paul Dirac and John von Neumann , with a greater emphasis placed on measurement , the statistical nature of our knowledge of reality, and philosophical speculations about the role of the observer .
Interpretasi Kopenhagen dengan cepat menjadi (dan tetap) [3] interpretasi ortodoks. The Copenhagen interpretation quickly became (and remains) [ 3 ] the orthodox interpretation. Namun, karena tidak adanya bukti konklusif eksperimental juga terdapat berbagai interpretasi bersaing . However, due to the absence of conclusive experimental evidence there are also many competing interpretations .
Mekanika kuantum sejak bercabang ke dalam hampir setiap aspek fisika, dan masuk ke disiplin ilmu lain seperti kimia kuantum , kuantum elektronik , optik kuantum dan ilmu informasi kuantum . Quantum mechanics has since branched out into almost every aspect of physics, and into other disciplines such as quantum chemistry , quantum electronics , quantum optics and quantum information science . Fisika abad ke-19 Banyak telah kembali dievaluasi sebagai batas klasik mekanika kuantum dan perkembangan yang lebih maju dari segi teori medan kuantum , teori string , dan spekulatif gravitasi kuantum teori. Much 19th century physics has been re-evaluated as the classical limit of quantum mechanics and its more advanced developments in terms of quantum field theory , string theory , and speculative quantum gravity theories.
Dasar-dasar mekanika kuantum didirikan selama paruh pertama abad kedua puluh oleh Niels Bohr, Werner Heisenberg, Max Planck, Louis de Broglie , Albert Einstein , Erwin Schrodinger , Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert , dan lain-lain . The foundations of quantum mechanics were established during the first half of the twentieth century by Niels Bohr, Werner Heisenberg, Max Planck, Louis de Broglie , Albert Einstein , Erwin Schrödinger , Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert , and others . Pada pertengahan 1920-an, perkembangan mekanika kuantum menjadi yang menyebabkan perumusan standar untuk fisika atom. In the mid-1920s, developments in quantum mechanics led to its becoming the standard formulation for atomic physics. Pada musim panas tahun 1925, Bohr dan Heisenberg yang diterbitkan hasil yang menutup "Teori Kuantum Lama" . In the summer of 1925, Bohr and Heisenberg published results that closed the "Old Quantum Theory" . Karena menghormati negara ganda mereka sebagai partikel, kuanta cahaya kemudian disebut foton (1926). Out of deference to their dual state as particles, light quanta came to be called photons (1926). Dari dalil yang sederhana Einstein lahir sebuah kebingungan berdebat, teori dan pengujian. From Einstein's simple postulation was born a flurry of debating, theorizing and testing. Dengan demikian seluruh bidang fisika kuantum muncul, yang mengarah ke penerimaan yang lebih luas pada Kelima Konferensi Solvay pada tahun 1927. Thus the entire field of quantum physics emerged, leading to its wider acceptance at the Fifth Solvay Conference in 1927.
Yang lainnya teladan yang menyebabkan mekanika kuantum adalah studi tentang gelombang elektromagnetik seperti cahaya. The other exemplar that led to quantum mechanics was the study of electromagnetic waves such as light. Ketika ditemukan pada tahun 1900 oleh Max Planck bahwa energi gelombang dapat digambarkan sebagai yang terdiri dari paket kecil atau kuanta, Albert Einstein lebih lanjut mengembangkan ide ini untuk menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik seperti cahaya dapat digambarkan sebagai sebuah partikel - kemudian disebut foton - dengan kuanta diskrit energi yang tergantung pada frekuensi. [6] Hal ini menyebabkan teori kesatuan antara partikel subatom dan gelombang elektromagnetik disebut Dualitas gelombang-partikel di mana partikel dan gelombang itu bukanlah satu atau yang lain, tapi tertentu sifat dari keduanya. When it was found in 1900 by Max Planck that the energy of waves could be described as consisting of small packets or quanta, Albert Einstein further developed this idea to show that an electromagnetic wave such as light could be described as a particle - later called the photon - with a discrete quanta of energy that was dependent on its frequency. [ 6 ] This led to a theory of unity between subatomic particles and electromagnetic waves called wave–particle duality in which particles and waves were neither one nor the other, but had certain properties of both.
Sementara mekanika kuantum tradisional menggambarkan dunia yang sangat kecil, juga diperlukan untuk menjelaskan baru-baru ini diselidiki tertentu makroskopik sistem seperti superkonduktor dan superfluids . While quantum mechanics traditionally described the world of the very small, it is also needed to explain certain recently investigated macroscopic systems such as superconductors and superfluids .
Kata kuantum berasal dari bahasa Latin , berarti "seberapa besar" atau "seberapa banyak". [7] Dalam mekanika kuantum, mengacu pada sebuah unit diskrit bahwa teori kuantum memberikan ke beberapa kuantitas fisik , seperti energi dari sebuah atom saat istirahat ( lihat Gambar 1). The word quantum derives from Latin , meaning "how great" or "how much". [ 7 ] In quantum mechanics, it refers to a discrete unit that quantum theory assigns to certain physical quantities , such as the energy of an atom at rest (see Figure 1). Penemuan bahwa partikel-partikel diskrit paket energi dengan gelombang-seperti properti menyebabkan cabang fisika yang berhubungan dengan sistem atom dan sub-atom yang hari ini disebut mekanika kuantum. The discovery that particles are discrete packets of energy with wave-like properties led to the branch of physics dealing with atomic and sub-atomic systems which is today called quantum mechanics. Ini adalah dasar matematika kerangka banyak bidang fisika dan kimia , termasuk fisika benda terkondensasi , fisika zat padat , fisika atom , fisika molekuler , fisika komputasi , kimia komputasi , kimia kuantum , fisika partikel , kimia nuklir , dan fisika nuklir . [ 8] Beberapa aspek fundamental dari teori masih aktif dipelajari. [9] It is the underlying mathematical framework of many fields of physics and chemistry , including condensed matter physics , solid-state physics , atomic physics , molecular physics , computational physics , computational chemistry , quantum chemistry , particle physics , nuclear chemistry , and nuclear physics . [ 8 ] Some fundamental aspects of the theory are still actively studied. [ 9 ]
Mekanika kuantum sangat penting untuk memahami perilaku sistem di atom skala panjang dan lebih kecil. Quantum mechanics is essential to understand the behavior of systems at atomic length scales and smaller. Sebagai contoh, jika mekanika klasik diatur kerja atom, elektron cepat akan perjalanan menuju dan berbenturan dengan inti , sehingga atom stabil mustahil. For example, if classical mechanics governed the workings of an atom, electrons would rapidly travel towards and collide with the nucleus , making stable atoms impossible. Namun, dalam alam elektron biasanya tetap dalam, pasti non-deterministik jalan "diolesi" (gelombang-partikel fungsi gelombang) orbital sekitar atau melalui inti, menantang elektromagnetisme klasik . [10] However, in the natural world the electrons normally remain in an uncertain, non-deterministic "smeared" (wave–particle wave function) orbital path around or through the nucleus, defying classical electromagnetism . [ 10 ]
Mekanika kuantum pada awalnya dikembangkan untuk memberikan penjelasan yang lebih baik dari atom, khususnya perbedaan dalam spektrum dari cahaya yang dipancarkan oleh berbagai isotop dari unsur yang sama. Quantum mechanics was initially developed to provide a better explanation of the atom, especially the differences in the spectra of light emitted by different isotopes of the same element. Teori kuantum atom dikembangkan sebagai penjelasan bagi elektron yang tersisa di orbit , yang tidak dapat dijelaskan oleh hukum Newton tentang gerak dan hukum Maxwell elektromagnetisme klasik. The quantum theory of the atom was developed as an explanation for the electron remaining in its orbit , which could not be explained by Newton's laws of motion and Maxwell's laws of classical electromagnetism.
Secara umum, mekanika kuantum menggabungkan empat kelas fenomena fisika klasik yang tidak dapat menjelaskan: Broadly speaking, quantum mechanics incorporates four classes of phenomena for which classical physics cannot account:
Mekanika kuantum berbeda secara signifikan dari mekanika klasik dalam prediksi ketika skala pengamatan menjadi sebanding dengan skala atom dan sub-atom, yang disebut kuantum alam . Quantum mechanics differs significantly from classical mechanics in its predictions when the scale of observations becomes comparable to the atomic and sub-atomic scale, the so-called quantum realm . Namun, banyak makroskopik sifat sistem hanya dapat sepenuhnya dipahami dan dijelaskan dengan menggunakan mekanika kuantum. However, many macroscopic properties of systems can only be fully understood and explained with the use of quantum mechanics. Fenomena seperti superkonduktivitas , sifat-sifat bahan seperti semikonduktor dan nuklir dan kimia mekanisme reaksi diamati sebagai perilaku makroskopik, tidak bisa dijelaskan menggunakan mekanika klasik. Phenomena such as superconductivity , the properties of materials such as semiconductors and nuclear and chemical reaction mechanisms observed as macroscopic behaviour, cannot be explained using classical mechanics.
Istilah ini diciptakan oleh Max Planck , dan berasal dari pengamatan bahwa beberapa kuantitas fisik dapat diubah hanya dengan jumlah diskrit atau kuanta , sebagai kelipatan dari konstanta Planck , bukannya mampu bervariasi secara kontinyu atau dengan jumlah yang sewenang-wenang. The term was coined by Max Planck , and derives from the observation that some physical quantities can be changed only by discrete amounts, or quanta , as multiples of the Planck constant , rather than being capable of varying continuously or by any arbitrary amount. Sebagai contoh, momentum sudut , atau lebih umumnya tindakan , [2] dari sebuah elektron terikat ke atom atau molekul yang terkuantisasi. For example, the angular momentum , or more generally the action , [ 2 ] of an electron bound into an atom or molecule is quantized. Meskipun elektron terikat tidak menunjukkan tingkat energi terkuantisasi, salah satu yang terikat dalam suatu orbital atom memiliki nilai terkuantisasi momentum sudut. Although an unbound electron does not exhibit quantized energy levels, one which is bound in an atomic orbital has quantized values of angular momentum. Dalam konteks mekanika kuantum, dualitas gelombang-partikel energi dan materi dan prinsip ketidakpastian memberikan pandangan terpadu dari perilaku foton , elektron dan atom-skala objek. In the context of quantum mechanics, the wave–particle duality of energy and matter and the uncertainty principle provide a unified view of the behavior of photons , electrons and other atomic-scale objects.
Para formulasi matematis mekanika kuantum yang abstrak. The mathematical formulations of quantum mechanics are abstract. Demikian pula, implikasi sering kontra-intuitif dalam hal fisika klasik . Similarly, the implications are often counter-intuitive in terms of classical physics . Inti dari formulasi matematis adalah fungsi gelombang (didefinisikan oleh persamaan gelombang Schrödinger ), yang menggambarkan amplitudo probabilitas posisi dan momentum partikel. The centerpiece of the mathematical formulation is the wavefunction (defined by Schrödinger's wave equation ), which describes the probability amplitude of the position and momentum of a particle. Manipulasi matematis dari fungsi gelombang biasanya melibatkan notasi bra-ket , yang membutuhkan pemahaman tentang bilangan kompleks dan functionals linear . Mathematical manipulations of the wavefunction usually involve the bra-ket notation , which requires an understanding of complex numbers and linear functionals . Fungsi gelombang memperlakukan objek sebagai osilator harmonik kuantum dan matematika mirip dengan yang dari resonansi akustik . The wavefunction treats the object as a quantum harmonic oscillator and the mathematics is akin to that of acoustic resonance .
Banyak hasil mekanika kuantum tidak memiliki model yang mudah divisualisasikan dalam hal mekanika klasik , misalnya, pada keadaan dasar dalam model kuantum mekanik adalah non-nol energi negara itu adalah energi negara diizinkan terendah dari suatu sistem, daripada sistem klasik tradisional yang dianggap sebagai sekadar beristirahat dengan nol energi kinetik. Many of the results of quantum mechanics do not have models that are easily visualized in terms of classical mechanics ; for instance, the ground state in the quantum mechanical model is a non-zero energy state that is the lowest permitted energy state of a system, rather than a traditional classical system that is thought of as simply being at rest with zero kinetic energy.
Pada dasarnya, ia mencoba untuk menjelaskan perilaku aneh dari materi dan energi pada tingkat sub-atomik upaya-an yang telah menghasilkan hasil yang lebih akurat dari fisika klasik dalam memprediksi bagaimana partikel individu berperilaku. Fundamentally, it attempts to explain the peculiar behaviour of matter and energy at the subatomic level—an attempt which has produced more accurate results than classical physics in predicting how individual particles behave. Tapi masih banyak anomali yang tidak dapat dijelaskan. But many unexplained anomalies remain.
Secara historis, versi awal mekanika kuantum dirumuskan dalam dekade pertama abad ke-20, sekitar waktu yang teori atom dan teori sel cahaya sebagaimana ditafsirkan oleh Einstein pertama kali datang ke secara luas diterima sebagai fakta ilmiah; teori-teori ini kemudian dapat dipandang sebagai teori kuantum dari materi dan radiasi elektromagnetik. Historically, the earliest versions of quantum mechanics were formulated in the first decade of the 20th Century, around the time that atomic theory and the corpuscular theory of light as interpreted by Einstein first came to be widely accepted as scientific fact; these later theories can be viewed as quantum theories of matter and electromagnetic radiation.
Setelah Schrödinger terobosan 's untuk menurunkan persamaan gelombang di pertengahan 1920-an, teori kuantum dirumuskan secara signifikan jauh dari teori kuantum lama , terhadap mekanika kuantum Werner Heisenberg , Max Born , Wolfgang Pauli dan rekan mereka, menjadi ilmu probabilitas berdasarkan interpretasi Kopenhagen dari Niels Bohr . Following Schrödinger 's breakthrough in deriving his wave equation in the mid-1920s, quantum theory was significantly reformulated away from the old quantum theory , towards the quantum mechanics of Werner Heisenberg , Max Born , Wolfgang Pauli and their associates, becoming a science of probabilities based upon the Copenhagen interpretation of Niels Bohr . Pada tahun 1930, teori telah dirumuskan lebih terpadu dan diresmikan oleh karya Paul Dirac dan John von Neumann , dengan penekanan lebih ditempatkan pada pengukuran , sifat statistik dari pengetahuan kita tentang realitas, dan spekulasi filosofis tentang peran pengamat . By 1930, the reformulated theory had been further unified and formalized by the work of Paul Dirac and John von Neumann , with a greater emphasis placed on measurement , the statistical nature of our knowledge of reality, and philosophical speculations about the role of the observer .
Interpretasi Kopenhagen dengan cepat menjadi (dan tetap) [3] interpretasi ortodoks. The Copenhagen interpretation quickly became (and remains) [ 3 ] the orthodox interpretation. Namun, karena tidak adanya bukti konklusif eksperimental juga terdapat berbagai interpretasi bersaing . However, due to the absence of conclusive experimental evidence there are also many competing interpretations .
Mekanika kuantum sejak bercabang ke dalam hampir setiap aspek fisika, dan masuk ke disiplin ilmu lain seperti kimia kuantum , kuantum elektronik , optik kuantum dan ilmu informasi kuantum . Quantum mechanics has since branched out into almost every aspect of physics, and into other disciplines such as quantum chemistry , quantum electronics , quantum optics and quantum information science . Fisika abad ke-19 Banyak telah kembali dievaluasi sebagai batas klasik mekanika kuantum dan perkembangan yang lebih maju dari segi teori medan kuantum , teori string , dan spekulatif gravitasi kuantum teori. Much 19th century physics has been re-evaluated as the classical limit of quantum mechanics and its more advanced developments in terms of quantum field theory , string theory , and speculative quantum gravity theories.
History
Artikel utama: Sejarah mekanika kuantum Main article: History of quantum mechanics
Sejarah mekanika kuantum tanggal kembali ke 1838 penemuan dari sinar katoda oleh Michael Faraday . The history of quantum mechanics dates back to the 1838 discovery of cathode rays by Michael Faraday . Hal ini diikuti oleh pernyataan 1859 dari radiasi benda hitam masalah oleh Gustav Kirchhoff , saran 1877 oleh Ludwig Boltzmann bahwa menyatakan energi dari sebuah sistem fisik dapat diskrit, dan tahun 1900 hipotesis kuantum Max Planck . [4] hipotesis Planck yang energi yang dipancarkan dan diserap dalam diskrit "kuanta", atau "unsur-unsur energi", justru cocok dengan pola yang diamati radiasi benda hitam. This was followed by the 1859 statement of the black body radiation problem by Gustav Kirchhoff , the 1877 suggestion by Ludwig Boltzmann that the energy states of a physical system can be discrete, and the 1900 quantum hypothesis of Max Planck . [ 4 ] Planck's hypothesis that energy is radiated and absorbed in discrete "quanta", or "energy elements", precisely matched the observed patterns of black body radiation. Menurut Planck, masing-masing elemen energi E sebanding dengan yang frekuensi ν: According to Planck, each energy element E is proportional to its frequency ν : 
Dasar-dasar mekanika kuantum didirikan selama paruh pertama abad kedua puluh oleh Niels Bohr, Werner Heisenberg, Max Planck, Louis de Broglie , Albert Einstein , Erwin Schrodinger , Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert , dan lain-lain . The foundations of quantum mechanics were established during the first half of the twentieth century by Niels Bohr, Werner Heisenberg, Max Planck, Louis de Broglie , Albert Einstein , Erwin Schrödinger , Max Born, John von Neumann, Paul Dirac, Wolfgang Pauli, David Hilbert , and others . Pada pertengahan 1920-an, perkembangan mekanika kuantum menjadi yang menyebabkan perumusan standar untuk fisika atom. In the mid-1920s, developments in quantum mechanics led to its becoming the standard formulation for atomic physics. Pada musim panas tahun 1925, Bohr dan Heisenberg yang diterbitkan hasil yang menutup "Teori Kuantum Lama" . In the summer of 1925, Bohr and Heisenberg published results that closed the "Old Quantum Theory" . Karena menghormati negara ganda mereka sebagai partikel, kuanta cahaya kemudian disebut foton (1926). Out of deference to their dual state as particles, light quanta came to be called photons (1926). Dari dalil yang sederhana Einstein lahir sebuah kebingungan berdebat, teori dan pengujian. From Einstein's simple postulation was born a flurry of debating, theorizing and testing. Dengan demikian seluruh bidang fisika kuantum muncul, yang mengarah ke penerimaan yang lebih luas pada Kelima Konferensi Solvay pada tahun 1927. Thus the entire field of quantum physics emerged, leading to its wider acceptance at the Fifth Solvay Conference in 1927.
Yang lainnya teladan yang menyebabkan mekanika kuantum adalah studi tentang gelombang elektromagnetik seperti cahaya. The other exemplar that led to quantum mechanics was the study of electromagnetic waves such as light. Ketika ditemukan pada tahun 1900 oleh Max Planck bahwa energi gelombang dapat digambarkan sebagai yang terdiri dari paket kecil atau kuanta, Albert Einstein lebih lanjut mengembangkan ide ini untuk menunjukkan bahwa gelombang elektromagnetik seperti cahaya dapat digambarkan sebagai sebuah partikel - kemudian disebut foton - dengan kuanta diskrit energi yang tergantung pada frekuensi. [6] Hal ini menyebabkan teori kesatuan antara partikel subatom dan gelombang elektromagnetik disebut Dualitas gelombang-partikel di mana partikel dan gelombang itu bukanlah satu atau yang lain, tapi tertentu sifat dari keduanya. When it was found in 1900 by Max Planck that the energy of waves could be described as consisting of small packets or quanta, Albert Einstein further developed this idea to show that an electromagnetic wave such as light could be described as a particle - later called the photon - with a discrete quanta of energy that was dependent on its frequency. [ 6 ] This led to a theory of unity between subatomic particles and electromagnetic waves called wave–particle duality in which particles and waves were neither one nor the other, but had certain properties of both.
Sementara mekanika kuantum tradisional menggambarkan dunia yang sangat kecil, juga diperlukan untuk menjelaskan baru-baru ini diselidiki tertentu makroskopik sistem seperti superkonduktor dan superfluids . While quantum mechanics traditionally described the world of the very small, it is also needed to explain certain recently investigated macroscopic systems such as superconductors and superfluids .
Kata kuantum berasal dari bahasa Latin , berarti "seberapa besar" atau "seberapa banyak". [7] Dalam mekanika kuantum, mengacu pada sebuah unit diskrit bahwa teori kuantum memberikan ke beberapa kuantitas fisik , seperti energi dari sebuah atom saat istirahat ( lihat Gambar 1). The word quantum derives from Latin , meaning "how great" or "how much". [ 7 ] In quantum mechanics, it refers to a discrete unit that quantum theory assigns to certain physical quantities , such as the energy of an atom at rest (see Figure 1). Penemuan bahwa partikel-partikel diskrit paket energi dengan gelombang-seperti properti menyebabkan cabang fisika yang berhubungan dengan sistem atom dan sub-atom yang hari ini disebut mekanika kuantum. The discovery that particles are discrete packets of energy with wave-like properties led to the branch of physics dealing with atomic and sub-atomic systems which is today called quantum mechanics. Ini adalah dasar matematika kerangka banyak bidang fisika dan kimia , termasuk fisika benda terkondensasi , fisika zat padat , fisika atom , fisika molekuler , fisika komputasi , kimia komputasi , kimia kuantum , fisika partikel , kimia nuklir , dan fisika nuklir . [ 8] Beberapa aspek fundamental dari teori masih aktif dipelajari. [9] It is the underlying mathematical framework of many fields of physics and chemistry , including condensed matter physics , solid-state physics , atomic physics , molecular physics , computational physics , computational chemistry , quantum chemistry , particle physics , nuclear chemistry , and nuclear physics . [ 8 ] Some fundamental aspects of the theory are still actively studied. [ 9 ]
Mekanika kuantum sangat penting untuk memahami perilaku sistem di atom skala panjang dan lebih kecil. Quantum mechanics is essential to understand the behavior of systems at atomic length scales and smaller. Sebagai contoh, jika mekanika klasik diatur kerja atom, elektron cepat akan perjalanan menuju dan berbenturan dengan inti , sehingga atom stabil mustahil. For example, if classical mechanics governed the workings of an atom, electrons would rapidly travel towards and collide with the nucleus , making stable atoms impossible. Namun, dalam alam elektron biasanya tetap dalam, pasti non-deterministik jalan "diolesi" (gelombang-partikel fungsi gelombang) orbital sekitar atau melalui inti, menantang elektromagnetisme klasik . [10] However, in the natural world the electrons normally remain in an uncertain, non-deterministic "smeared" (wave–particle wave function) orbital path around or through the nucleus, defying classical electromagnetism . [ 10 ]
Mekanika kuantum pada awalnya dikembangkan untuk memberikan penjelasan yang lebih baik dari atom, khususnya perbedaan dalam spektrum dari cahaya yang dipancarkan oleh berbagai isotop dari unsur yang sama. Quantum mechanics was initially developed to provide a better explanation of the atom, especially the differences in the spectra of light emitted by different isotopes of the same element. Teori kuantum atom dikembangkan sebagai penjelasan bagi elektron yang tersisa di orbit , yang tidak dapat dijelaskan oleh hukum Newton tentang gerak dan hukum Maxwell elektromagnetisme klasik. The quantum theory of the atom was developed as an explanation for the electron remaining in its orbit , which could not be explained by Newton's laws of motion and Maxwell's laws of classical electromagnetism.
Secara umum, mekanika kuantum menggabungkan empat kelas fenomena fisika klasik yang tidak dapat menjelaskan: Broadly speaking, quantum mechanics incorporates four classes of phenomena for which classical physics cannot account:
- Para kuantisasi dari sifat fisik tertentu The quantization of certain physical properties
- Dualitas gelombang-partikel Wave–particle duality
- Para prinsip ketidakpastian The uncertainty principle
- Belitan kuantum . Quantum entanglement .
