125 år av kvantmekanik: Heisenbergs genombrott förändrar fysiken!

125 år av kvantmekanik: Heisenbergs genombrott förändrar fysiken!

År 2025 kommer kvantmekaniken att fylla 100 år, en milstolpe som initierades av den banbrytande artikeln "On quantum theoretical reinterpretation of kinematic and mechanical relations" av Werner Heisenberg den 29 juli 1925 i "Magazine for Physics". Heisenberg, då bara 23 år gammal och assistent vid Göttingens institut för teoretisk fysik, revolutionerade förståelsen av atomvärlden. Enligt German Physical Society (DPG) representerade detta arbete det första steget mot en konsekvent teori som i grunden skulle förändra vår kunskap om materiens minsta byggstenar, medan klassiska lagar alltmer misslyckades. DPG betonar att kvantmekaniken är en "mystisk process" i vetenskapens historia eftersom den inte är baserad på en enda upptäckt, utan var resultatet av kollektiva ansträngningar.

Uppkomsten av kvantmekaniken

Teorin som utvecklats av Heisenberg var inte direkt förståelig. En jämförelse med en fotbollsmatch gör detta tydligt: ​​Medan bollflödet är synligt i ett normalt spel, är det med Heisenbergs tillvägagångssätt oklart hur bollen kommer in i mål. Hans teori kringgick grundläggande begrepp inom klassisk mekanik och fokuserade på mätbara storheter som frekvens och intensitet hos spektrallinjer, vilket är avgörande för kvantfysiken. Tillsammans med sina kollegor Max Born och Pascual Jordan formulerade Heisenberg en komplex matematisk struktur i det berömda "tremannaverk" som låg till grund för kvantmekaniken.

Teorierna som Heisenberg initierade fick andra framstående fysiker, som Albert Einstein och Niels Bohr, att reagera. Medan Einstein talade om "murverk" för att kritisera komplexiteten och grundlösheten i Heisenbergs tillvägagångssätt, introducerade Louis de Broglie sin våghypotes, som revolutionerade elektronens natur. Betydande framsteg gjordes också under de följande åren, som Schrödinger-ekvationen, som grundade vågmekaniken och bekräftade kvantmekanikens matematiska tillämpbarhet.

Heisenbergs läror fortsätter att ha ett betydande inflytande på grunderna för modern fysik idag, även om kvantmekaniken fortfarande anses vara mystisk till sin natur. Fysiker runt om i världen bygger på begreppen kvantmekanik och använder dem inom områden som kvantberäkning och kryptografi, kallad den andra kvantrevolutionen. Dessa teknologier, baserade på kvantmekanikens regler, har potential att åstadkomma sociala transformationer jämförbara med dem från den första kvantrevolutionen med utvecklingen av transistorer och lasrar. Högt Natur Kvantmekaniken är fortfarande en av de mest testade och samtidigt mest gåtfulla teorierna inom fysiken.