Le terme mécanique quantique (MQ) fait généralement référence à une formulation mathématique de la théorie quantique. Il décrit et prédit souvent le mouvement et le comportement des particules aux niveaux atomique et subatomique. Ceux-ci incluent des particules telles que des atomes, des électrons, des protons et des photons. Selon QM, le comportement et le mouvement des particules à ces niveaux microscopiques sont contre-intuitifs et diffèrent radicalement de tout ce qui est observé dans la vie quotidienne. Cela nécessite une théorie comme la mécanique quantique afin de mieux expliquer ce monde différent.
Dans le monde macroscopique, il existe généralement deux types de phénomènes qui sont classés par les scientifiques : les particules et les ondes. Les particules peuvent être considérées comme étant localisées, transportant de la masse et de l’énergie dans leurs mouvements. Les ondes sont un type de phénomène qui n’est jamais localisé et n’a pas de masse, mais transporte néanmoins de l’énergie. Les particules du micro-monde qui sont examinées en mécanique quantique sont différentes de celles du macro-monde, car dans certaines situations, les particules peuvent agir comme des ondes, alors qu’à l’inverse, les ondes peuvent agir comme des particules. Selon QM, cela signifierait qu’au niveau quantique une pomme pourrait se comporter comme une vague, tandis qu’une vague pourrait se comporter comme une pomme.
La mécanique quantique utilise l’unité quantique pour attribuer et mesurer approximativement des quantités des propriétés physiques de ces particules. Les particules sont généralement mesurées en considérant la fonction d’onde enregistrée au moment de la mesure. Pourtant, comme les particules peuvent se comporter comme des ondes, l’emplacement ou la vitesse simultanée d’une particule ne peut jamais être complètement déterminé.
Cette apparente énigme est connue sous le nom de principe d’incertitude de Heisenburg, qui, en d’autres termes, stipule que la position et la quantité de mouvement ne peuvent pas être exactement mesurées simultanément. Ce n’est pas entièrement parce qu’il y a des limitations dans l’équipement ou la capacité de mesure, mais parce que cette incertitude est censée être inhérente aux particules elles-mêmes. La mécanique quantique est donc une théorie mathématique qui essaie de calculer des probabilités en fonction de la fonction d’onde.
De nombreux scientifiques ne sont pas d’accord avec les postulats de la QM. Albert Einstein était un scientifique qui critiquait parfois la théorie quantique, car elle était en conflit avec sa propre théorie. Ainsi, l’un des plus gros problèmes de la physique contemporaine est de créer une théorie qui unifierait les idées de la mécanique quantique avec celles de la théorie de la relativité générale d’Einstein. Des physiciens tels que Julian Barbour ont proposé des solutions innovantes à ce problème, affirmant essentiellement que si les humains considèrent que le temps lui-même n’existe pas, il n’y a aucun obstacle à l’unification de la mécanique quantique et de la théorie de la relativité.