Der Begriff Quantenmechanik (QM) bezeichnet allgemein eine mathematische Formulierung der Quantentheorie. Es beschreibt und sagt häufig die Bewegung und das Verhalten von Teilchen auf atomarer und subatomarer Ebene voraus. Dazu gehören Teilchen wie Atome, Elektronen, Protonen und Photonen. Laut QM sind das Verhalten und die Bewegung von Partikeln auf diesen mikroskopischen Ebenen kontraintuitiv und unterscheiden sich radikal von allem, was im Alltag beobachtet wird. Dies erfordert eine Theorie wie die Quantenmechanik, um diese andere Welt besser zu erklären.
In der makroskopischen Welt gibt es normalerweise zwei Arten von Phänomenen, die von Wissenschaftlern klassifiziert werden: Teilchen und Wellen. Man kann sich Teilchen als lokalisiert vorstellen, die in ihren Bewegungen Masse und Energie transportieren. Wellen sind eine Art von Phänomen, das nie lokalisiert ist und keine Masse hat, aber dennoch Energie trägt. Die Mikroweltteilchen, die in der Quantenmechanik untersucht werden, unterscheiden sich von denen der Makrowelt, weil sich Teilchen in bestimmten Situationen wie Wellen verhalten können, während Wellen sich umgekehrt wie Teilchen verhalten. Laut QM würde dies bedeuten, dass sich auf der Quantenebene ein Apfel wie eine Welle verhalten könnte, während sich eine Welle wie ein Apfel verhalten könnte.
Die Quantenmechanik verwendet die Quanteneinheit, um die physikalischen Eigenschaften dieser Teilchen grob zuzuordnen und zu messen. Partikel werden im Allgemeinen unter Berücksichtigung der zum Zeitpunkt der Messung aufgezeichneten Wellenfunktion gemessen. Da sich Teilchen jedoch wie Wellen verhalten können, kann der gleichzeitige Ort oder die Geschwindigkeit eines Teilchens nie vollständig bestimmt werden.
Dieses scheinbare Rätsel ist als Heisenburgsche Unschärferelation bekannt, die mit anderen Worten besagt, dass Ort und Impuls nicht gleichzeitig exakt gemessen werden können. Dies liegt nicht nur daran, dass es irgendwelche Einschränkungen bei der Messausrüstung oder -fähigkeit gibt, sondern weil angenommen wird, dass diese Unsicherheit den Partikeln selbst inhärent ist. Die Quantenmechanik ist daher eine mathematische Theorie, die versucht, Wahrscheinlichkeiten nach der Wellenfunktion zu berechnen.
Viele Wissenschaftler sind mit den Postulaten des QM nicht einverstanden. Albert Einstein war ein Wissenschaftler, der der Quantentheorie manchmal kritisch gegenüberstand, da sie mit seiner eigenen Theorie im Widerspruch stand. Daher besteht eines der größten Probleme der zeitgenössischen Physik darin, eine Theorie zu entwickeln, die die Ideen der Quantenmechanik mit denen von Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie vereinen würde. Physiker wie Julian Barbour haben einige innovative Lösungen für dieses Problem vorgeschlagen und im Grunde gesagt, dass es kein Hindernis gibt, die Quantenmechanik und die Relativitätstheorie zu vereinen, wenn der Mensch der Meinung ist, dass die Zeit selbst nicht existiert.