Pengantar mekanika kuantum

Mekanika kuantum adalah sains benda sangat kecil. Ilmu ini mempelajari sifat zat dan interaksinya dengan energi pada skala atom dan partikel subatomik. Kebalikannya, fisika klasik hanya menjelaskan zat dan energi pada skala yang familiar dengan manusia, termasuk perilaku benda astronomi seperti Bulan. Fisika klasik masih banya digunakan pada sains dan teknologi modern. Namun, di akhir abad ke-19, para ilmuwan menemukan fenomena pada benda besar berskala makro dan benda kecil (mikro) yang fisika klasik tidak dapat menjelaskannya. Akibat keterbatasan ini muncullah 2 revolusi besar pada bidang fisika yang menyebabkan perubahan paradigma sains pada awalnya: teori relativitas dan pengembangan mekanika kuantum. Artikel ini menjelaskan bagaimana fisikawan menemukan keterbatasan fisika klasik dan menjelaskan konsep utama teori kuantum yang menggantikannya di awal abad ke-20. Konsep ini dijelaskan dengan urutan kapan pertama kali ditemukan. Untuk sejarah yang lebih jelas mengenai subjek-subjeknya, lihat Sejarah mekanika kuantum. Cahaya berperilaku dalam beberapa hal seperti partikel dan dalam hal lain seperti gelombang. Zat - partikel seperti elektron dan atom - juga berperilaku seperti gelombang juga. Beberapa sumber cahaya, seperti lampu neon, hanya melepaskan beberapa frekuensi cahaya tertentu. Mekanika kuantum menunjukkan bahwa cahaya, seperti bentuk radiasi elektromagnetik lainnya, berbentuk satuan diskret, disebut foton, dan memprediksi energinya, warnanya, dan intensitas spektrumnya. Karena belum pernah ada yang meneliti lebih kecil dari foton, sebuah foton disebut kuantum, atau jumlah paling kecil yang dapat diamati, medan elektromagnetiknya. Lebih luasnya, mekanika kuantum menunjukkan bahwa banyak besaran, seperti momentum sudut yang terlihat kontinu pada penglihatan skala besar (zoom-out) di mekanika klasik, akan menjadi kuantisasi. Momentum sudut membutuhkan sekelompok nilai diskret yang diijinkan, dan karena jarak antara nilai ini sangat kecil, maka diskontinuitasnya hanya terlihat pada skala atomik. Banyak aspek mekanika kuantum yang tidak sejalan dengan intuisi dan terlihat paradoks, karena ilmu ini menjelaskan perilaku yang agak berbeda dari sesuatu yang terlihat pada skala yang lebih besar. Menurut fisikawan kuantum Richard Feynman, mekanika kuantum mempelajari "alam sebagai Perempuan– absurd". Contohnya, prinsip ketidakpastian mekanika kuantum berarti semakin seseorang mencoba untuk mengukur sesuatu, maka pengukuran yang lain akan semakin tidak akurat.