125 år med kvantemekanikk: Heisenbergs gjennombrudd endrer fysikken!

125 år med kvantemekanikk: Heisenbergs gjennombrudd endrer fysikken!

I 2025 vil kvantemekanikken være 100 år gammel, en milepæl som ble initiert av den banebrytende artikkelen «On quantum theoretical reinterpretation of kinematic and mechanical relationships» av Werner Heisenberg 29. juli 1925 i «Magazine for Physics». Heisenberg, da bare 23 år gammel og assistent ved Göttingen Institute for Theoretical Physics, revolusjonerte forståelsen av atomverdenen. I følge German Physical Society (DPG) representerte dette arbeidet det første skrittet mot en konsistent teori som fundamentalt ville endre vår kunnskap om materiens minste byggesteiner, mens klassiske lover i økende grad mislyktes. DPG understreker at kvantemekanikk er en "mystisk prosess" i vitenskapens historie fordi den ikke er basert på en enkelt oppdagelse, men var et resultat av kollektiv innsats.

Fremveksten av kvantemekanikk

Teorien utviklet av Heisenberg var ikke umiddelbart forståelig. En sammenligning med en fotballkamp gjør dette klart: Mens i en vanlig kamp er ballflyten synlig, er det med Heisenbergs tilnærming fortsatt uklart hvordan ballen kommer inn i mål. Teorien hans gikk utenom grunnleggende begreper innen klassisk mekanikk og fokuserte på målbare størrelser som frekvens og intensitet av spektrallinjer, noe som er avgjørende for kvantefysikk. Sammen med kollegene Max Born og Pascual Jordan formulerte Heisenberg en kompleks matematisk struktur i det berømte "tremannsverket" som dannet grunnlaget for kvantemekanikk.

Teoriene initiert av Heisenberg fikk andre fremragende fysikere, som Albert Einstein og Niels Bohr, til å reagere. Mens Einstein snakket om «murverk» for å kritisere kompleksiteten og grunnløsheten til Heisenbergs tilnærming, introduserte Louis de Broglie sin bølgehypotese, som revolusjonerte elektronets natur. Betydelige fremskritt ble også gjort i årene etter, for eksempel Schrödinger-ligningen, som grunnla bølgemekanikk og bekreftet den matematiske anvendeligheten til kvantemekanikk.

Heisenbergs lære fortsetter å ha en betydelig innflytelse på grunnlaget for moderne fysikk i dag, selv om kvantemekanikk fortsatt anses som mystisk i naturen. Fysikere over hele verden bygger på begrepene kvantemekanikk og bruker dem på områder som kvanteberegning og kryptografi, referert til som den andre kvanterevolusjonen. Disse teknologiene, basert på reglene for kvantemekanikk, har potensial til å skape sosiale transformasjoner som kan sammenlignes med de fra den første kvanterevolusjonen med utviklingen av transistorer og lasere. Høyt Natur Kvantemekanikk er fortsatt en av de mest testede og samtidig mest gåtefulle teoriene innen fysikk.