Il termine meccanica quantistica (QM) si riferisce generalmente a una formulazione matematica della teoria quantistica. Spesso descrive e prevede il movimento e il comportamento delle particelle a livello atomico e subatomico. Questi includono particelle come atomi, elettroni, protoni e fotoni. Secondo QM, il comportamento e il movimento delle particelle a questi livelli microscopici sono controintuitivi, radicalmente diversi da qualsiasi cosa osservata nella vita di tutti i giorni. Ciò richiede una teoria come la meccanica quantistica per spiegare meglio questo mondo diverso.
Nel mondo macroscopico, di solito ci sono due tipi di fenomeni classificati dagli scienziati: particelle e onde. Le particelle possono essere pensate come localizzate, trasportando massa ed energia nei loro movimenti. Le onde sono un tipo di fenomeno che non è mai localizzato e non ha massa, ma trasporta comunque energia. Le particelle del micromondo che vengono esaminate nella meccanica quantistica sono diverse da quelle del macromondo, perché in certe situazioni le particelle possono agire come onde, mentre al contrario le onde possono agire come particelle. Secondo QM, ciò significherebbe che a livello quantistico una mela potrebbe comportarsi come un’onda, mentre un’onda potrebbe comportarsi come una mela.
La meccanica quantistica utilizza l’unità quantistica per assegnare e misurare approssimativamente le quantità delle proprietà fisiche di queste particelle. Le particelle generalmente vengono misurate considerando la funzione d’onda registrata al momento della misurazione. Tuttavia, poiché le particelle possono comportarsi come onde, la posizione o la velocità simultanee di una particella non può mai essere determinata completamente.
Questo apparente enigma è noto come principio di indeterminazione di Heisenburg, che in altre parole afferma che posizione e quantità di moto non possono essere misurate esattamente contemporaneamente. Ciò non è dovuto interamente al fatto che ci siano limitazioni nell’attrezzatura o capacità di misurazione, ma perché si ritiene che questa incertezza sia inerente alle particelle stesse. La meccanica quantistica quindi è una teoria matematica che cerca di calcolare le probabilità secondo la funzione d’onda.
Molti scienziati non sono d’accordo con i postulati della MQ. Albert Einstein era uno scienziato che a volte era critico nei confronti della teoria dei quanti, poiché era in conflitto con la sua stessa teoria. Pertanto, uno dei maggiori problemi della fisica contemporanea è creare una teoria che unifichi le idee della meccanica quantistica con quelle della teoria della relatività generale di Einstein. Fisici come Julian Barbour hanno proposto alcune soluzioni innovative a questo problema, affermando sostanzialmente che se gli umani considerano che il tempo stesso non esiste, non c’è ostacolo all’unificazione della meccanica quantistica e della teoria della relatività.