125 år med kvantemekanik: Heisenbergs gennembrud ændrer fysikken!

125 år med kvantemekanik: Heisenbergs gennembrud ændrer fysikken!

I 2025 vil kvantemekanikken være 100 år gammel, en milepæl, der blev indledt af den banebrydende artikel "Om kvanteteoretisk nyfortolkning af kinematiske og mekaniske forhold" af Werner Heisenberg den 29. juli 1925 i "Magazine for Physics". Heisenberg, dengang kun 23 år gammel og assistent ved Göttingen Institut for Teoretisk Fysik, revolutionerede forståelsen af ​​atomverdenen. Ifølge German Physical Society (DPG) repræsenterede dette arbejde det første skridt hen imod en konsekvent teori, der fundamentalt ville ændre vores viden om de mindste byggesten i stoffet, mens klassiske love i stigende grad slog fejl. DPG understreger, at kvantemekanik er en "mystisk proces" i videnskabens historie, fordi den ikke er baseret på en enkelt opdagelse, men var resultatet af en kollektiv indsats.

Kvantemekanikkens fremkomst

Teorien udviklet af Heisenberg var ikke umiddelbart forståelig. En sammenligning med en fodboldkamp gør dette klart: Mens boldens flow er synligt i et normalt spil, er det med Heisenbergs tilgang stadig uklart, hvordan bolden kommer i mål. Hans teori gik uden om grundlæggende begreber i klassisk mekanik og fokuserede på målbare størrelser såsom frekvens og intensitet af spektrallinjer, hvilket er afgørende for kvantefysikken. Sammen med sine kolleger Max Born og Pascual Jordan formulerede Heisenberg en kompleks matematisk struktur i det berømte "tremandsværk", der dannede grundlaget for kvantemekanikken.

Teorierne initieret af Heisenberg fik andre fremragende fysikere, såsom Albert Einstein og Niels Bohr, til at reagere. Mens Einstein talte om "murværk" for at kritisere kompleksiteten og grundløsheden af ​​Heisenbergs tilgang, introducerede Louis de Broglie sin bølgehypotese, som revolutionerede elektronens natur. Der blev også gjort betydelige fremskridt i de følgende år, såsom Schrödinger-ligningen, der grundlagde bølgemekanikken og bekræftede kvantemekanikkens matematiske anvendelighed.

Heisenbergs lære fortsætter med at have en betydelig indflydelse på grundlaget for moderne fysik i dag, selvom kvantemekanikken stadig anses for at være mystisk af natur. Fysikere rundt om i verden bygger videre på begreberne kvantemekanik og bruger dem inden for områder som kvantecomputere og kryptografi, kaldet den anden kvanterevolution. Disse teknologier, der er baseret på kvantemekanikkens regler, har potentialet til at skabe sociale transformationer, der kan sammenlignes med dem fra den første kvanterevolution med udviklingen af ​​transistorer og lasere. Højt Natur Kvantemekanik er fortsat en af ​​de mest testede og samtidig mest gådefulde teorier i fysik.