Kvant mexanikası fizikada təbiətin fiziki xassələrini atomlar və atomaltı hissəciklər miqyasında təsvir edən fundamental nəzəriyyədir. O, kvant kimyası, kvant sahə nəzəriyyəsi, kvant texnologiyası və kvant informasiya elmi də daxil olmaqla bütün kvant fizikasının əsasını təşkil edir.
Klassik fizikada dalğalar və hissəciklər fərqli varlıqlar kimi qəbul edilir. Bununla belə, kvant mexanikası dalğa-hissəcik ikiliyi anlayışını təqdim edir, burada hissəciklər həm dalğa, həm də hissəcik kimi xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Bu ikilik ən yaxşı şəkildə işıqla təmsil olunur, onu həm dalğa, həm də hissəcik (foton) kimi təsvir etmək olar.
İkiqat yarıq təcrübəsi işığın və elektronların dalğa-hissəcik ikiliyini nümayiş etdirir. Bir işıq şüası və ya elektron axını bir-birinə yaxın olan iki yarıqdan və ekrana yönəldildikdə, dalğa davranışı üçün xarakterik olan müdaxilə nümunəsi yaranır. Ancaq hissəciklər müşahidə edildikdə, hissəciklər kimi bir və ya digər yarıqdan keçirlər. Bu təcrübə göstərir ki, hissəciklərin davranışı onların müşahidə olunub-olunmamasından asılı olaraq dəyişə bilər, kvant superpozisiya anlayışını təqdim edir, burada bir hissəciyin ölçülənə qədər bütün mümkün dövlətlərdə eyni vaxtda mövcud olur.
Kvant superpozisiya , klassik fizikadan fərqli olaraq, kvant sistemlərinin ölçülənə qədər eyni anda bir neçə vəziyyətdə mövcud ola biləcəyini ifadə edən əsas prinsipdir. Kvant dolaşıqlığı, hissəciklərin bir-birinə bağlandığı başqa bir maraqlı hadisədir ki, bir hissəciyin vəziyyəti onları ayıran məsafədən asılı olmayaraq dərhal digərinin vəziyyətinə təsir göstərir. Bu , Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) təcrübələri vasitəsilə nümayiş etdirilib, bizim yerlilik və səbəb-nəticə əlaqəsini dərk etməyimizi çətinləşdirir.
Kvant mexanikasının digər əsas prinsipi Heisenberg Qeyri-müəyyənlik Prinsipidir ki, eyni zamanda hissəciyin həm dəqiq mövqeyini, həm də dəqiq sürətini bilmək mümkün deyil. Bir xassə nə qədər dəqiq ölçülürsə, digəri daha az dəqiqliklə idarə oluna və ya bilinə bilər. Bu tənliklə təmsil olunur: \( \Delta x \Delta p \geq \frac{\hbar}{2} \) burada \(\Delta x\) mövqedəki qeyri-müəyyənlikdir, \(\Delta p\) impulsdakı qeyri-müəyyənlik və \(\hbar\) azaldılmış Plank sabitidir.
Kvant sistemlərinin davranışı tez-tez kvant mexanikasının əsas tənliyi olan Schrödinger tənliyindən istifadə edərək təsvir edilir. Qeyri-relativistik hissəcik üçün Şrödinger tənliyinin zamandan asılı olmayan forması belədir: \( -\frac{\hbar^2}{2m}\nabla^2\psi + V\psi = E\psi \) Burada, \(\psi\) sistemin dalğa funksiyası, \(V\) potensial enerji, \(E\) hissəciyin enerjisi, \(m\) kütlə və \(\nabla^2\) ) \(\nabla^2\) ikinci fəza törəmələrinin cəmini təmsil edən Laplas operatorudur. Dalğa funksiyası \(\psi\) sistemin mümkün vəziyyətləri haqqında bütün ehtimal məlumatlarını ehtiva edir.
Kvant mexanikasının prinsipləri bizim klassik determinizm və lokallik baxışlarımıza meydan oxuyur. Onların kvant kompüterləri , kvant şifrələməsi və kvant teleportasiyası kimi texnologiyalar vasitəsilə hesablama, kriptoqrafiya və teleportasiya daxil olmaqla müxtəlif sahələrdə dərin təsirləri var. Bu irəliləyişlər, hazırda klassik texnologiyalarla ağlasığmaz olan vəzifələri yerinə yetirmək üçün superpozisiya və dolaşıqlıq kimi xüsusiyyətlərdən istifadə edərək, informasiya emalı, təhlükəsizlik və kommunikasiyada inqilab etməyi vəd edir.
Kvant mexanikasında ölçmə onu klassik fizikadan fərqləndirən başqa bir cəhətdir. Kvant sistemi ölçüldükdə, dalğa funksiyası ölçmədən əvvəl olduğu bütün mümkün vəziyyətlər arasından vahid vəziyyətə çökür . İstənilən kvant ölçmənin nəticəsi əsas etibarilə ehtimal xarakterlidir və hər bir mümkün nəticənin ehtimalı dalğa funksiyasının amplitudasının kvadratı ilə müəyyən edilir. Bu, kvant mexanikasının əsas konseptual çərçivələrindən biri olan Kopenhagen şərhinə gətirib çıxarır ki, bu da kvant mexanikasının obyektiv reallığın təsvirini vermədiyini, əksinə müəyyən nəticələrin müşahidə ehtimalları ilə məşğul olduğunu iddia edir.
Kvant mexanikası təkcə nəzəriyyə deyil, həm də müasir texnologiya və elmə əhəmiyyətli dərəcədə təsir edən praktik tətbiqlərə malikdir. Məsələn, kvant mexanikasının prinsipləri müasir elektronika və kompüterlərin tikinti blokları olan tranzistorlar və diodlar kimi yarımkeçirici cihazların dizaynı və işləməsi üçün vacibdir. Bundan əlavə, kvant mexanikası maqnit rezonans görüntüləmə (MRT) , lazer texnologiyası sahələrində və son dərəcə dəqiq atom saatlarının inkişafında çox vacibdir.
Geniş çeşidli fiziki hadisələri izah etməkdə uğur qazanmasına baxmayaraq, kvant mexanikası da çətinliklərlə üzləşir. Əsas həll edilməmiş suallardan biri dalğa funksiyasının çökməsi və “ölçmə”nin nədən ibarət olması ilə bağlı ölçmə problemidir . Bundan əlavə, kvant mexanikasının ümumi nisbilik ilə uzlaşması, qravitasiyanı klassik mexanika çərçivəsində təsvir edən nəzəriyyə, kvant cazibə qüvvəsi və sim nəzəriyyəsi kimi nəzəriyyələrlə ikisi arasındakı boşluğu aradan qaldırmağa çalışan davamlı tədqiqat sahəsidir.
Nəticə olaraq, kvant mexanikası müasir fizikanın əsas komponentidir ki, bu da bizim mikro dünya haqqında anlayışımızı xeyli genişləndirmiş və texnoloji irəliləyişləri və fəlsəfi mübahisələri gücləndirməkdə davam edir. Onun prinsipləri reallıq haqqında klassik intuisiyalarımıza meydan oxuyur, kainatı ən kiçik miqyasda təsvir edən daha nüanslı və ehtimala əsaslanan çərçivə təklif edir.
