Khác biệt giữa bản sửa đổi của “Cơ học lượng tử”

Cơ học lượng tử là một lý thuyết [[cơ học cổ điển|cơ học]], nghiên cứu về [[chuyển động]] và các đại lượng vật lý liên quan đến chuyển động như [[năng lượng]] và [[động lượng|xung lượng]], của các vật thể nhỏ bé, ở đó [[lưỡng tính sóng-hạt]] được thể hiện rõ. Lưỡng tính sóng hạt được giả định là tính chất cơ bản của [[vật chất]], chính vì thế cơ học lượng tử được coi là cơ bản hơn cơ học Newton vì nó cho phép mô tả chính xác và đúng đắn rất nhiều hiện tượng vật lý mà cơ học Newton không thể giải thích được. {{Cần dẫnchú nguồnthích}}Các hiện tượng này bao gồm các hiện tượng ở quy mô [[nguyên tử]] hay nhỏ hơn ([[hạ nguyên tử]]). Cơ học Newton không thể lý giải tại sao các nguyên tử lại có thể bền vững đến thế, hoặc không thể giải thích được một số hiện tượng vĩ mô như [[siêu dẫn]], [[siêu chảy]]. Các tiên đoán của cơ học lượng tử chưa bao giờ bị thực nghiệm chứng minh là sai sau một thế kỷ. {{Cần dẫnchú nguồnthích}}Cơ học lượng tử là sự kết hợp chặt chẽ của ít nhất bốn loại hiện tượng mà cơ học cổ điển không tính đến, đó là: (i) việc [[lượng tử hóa]] (rời rạc hóa) một số đại lượng vật lý, (ii) [[lưỡng tính sóng-hạt|lưỡng tính sóng hạt]], (iii) [[rối lượng tử|vướng lượng tử]] và (iv) [[nguyên lý bất định]]. Trong các trường hợp nhất định, các [[định luật vật lý|định luật]] của cơ học lượng tử chính là các định luật của cơ học cổ điển ở mức độ chính xác cao hơn. Việc cơ học lượng tử rút về cơ học cổ điển được biết với cái tên [[nguyên lý tương ứng]].{{Cần dẫnchú nguồnthích}}

Cơ học lượng tử được kết hợp với [[thuyết tương đối]] để tạo nên ''[[cơ học lượng tử tương đối tính]]'', đối lập với ''[[cơ học lượng tử phi tương đối tính]]'' khi không tính đến [[tính tương đối]] của chuyển động.{{Cần dẫnchú nguồnthích}} Ta dùng khái niệm ''cơ học lượng tử'' để chỉ cả hai loại trên. Cơ học lượng tử đồng nghĩa với vật lý lượng tử. Tuy nhiên vẫn có nhiều nhà khoa học coi cơ học lượng tử có ý nghĩa như cơ học lượng tử phi tương đối tính, mà như thế thì nó hẹp hơn vật lý lượng tử.{{Cần dẫnchú nguồnthích}}

Một số [[nhà vật lý]] tin rằng cơ học lượng tử cho ta một mô tả chính xác thế giới vật lý với ''hầu hết'' các điều kiện khác nhau.{{Cần dẫnchú nguồnthích}} Dường như là cơ học lượng tử không còn đúng ở lân cận các [[lỗ đen|hố đen]] hoặc khi xem xét [[vũ trụ]] như một toàn thể. Ở phạm vi này thì cơ học lượng tử lại mâu thuẫn với [[thuyết tương đối rộng|lý thuyết tương đối rộng]],{{Cần dẫnchú nguồnthích}} một lý thuyết về [[tương tác hấp dẫn|hấp dẫn]]. Câu hỏi về sự tương thích giữa cơ học lượng tử và thuyết tương đối rộng vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu rất sôi nổi.

Cơ học lượng tử được hình thành vào nửa đầu [[thế kỷ XX]] do [[Max Planck]], [[Albert Einstein]], [[Niels Bohr]], [[Werner Heisenberg]], [[Erwin Schrödinger]], [[Max Born]], [[John von Neumann]], [[Paul Dirac]], [[Wolfgang Ernst Pauli|Wolfgang Pauli]] và một số người khác tạo nên.<ref>[https://web.archive.org/web/20060114003635/http://mooni.fccj.org/~ethall/quantum/quant.htm Thall's History of Quantum Mechanics] 14-01-2006</ref> Một số vấn đề cơ bản của lý thuyết này vẫn được nghiên cứu cho đến ngày nay.

Theo các phương pháp toán học mô tả cơ học lượng tử này thì [[trạng thái lượng tử]] của một [[hệ lượng tử]] sẽ cho thông tin về [[xác suất]] của các tính chất, hay còn gọi là các ''đại lượng quan sát'' (đôi khi gọi tắt là ''quan sát''), có thể đo được. Các quan sát có thể là [[năng lượng]], [[Vị trí (vector)|vị trí]], [[động lượng]] (xung lượng), và [[mô men động lượng]]... Các quan sát có thể là [[liên tục]] (ví dụ vị trí của các hạt) hoặc [[rời rạc]] (ví dụ [[năng lượng]] của [[electron|điện tử]] trong [[nguyên tử]] [[hiđrô|hydrogen]]).{{Cần dẫnchú nguồnthích}}

Nói chung, cơ học lượng tử không cho ra các quan sát có giá trị xác định. Thay vào đó, nó tiên đoán một [[phân phối xác suất|phân bố xác suất]], tức là, xác suất để thu được một kết quả khả dĩ từ một phép đo nhất định. Các xác suất này phụ thuộc vào [[trạng thái lượng tử]] ngay tại lúc tiến hành phép đo. {{Cần dẫnchú nguồnthích}} Tuy nhiên vẫn có một số các trạng thái nhất định liên quan đến một giá trị xác định của một quan sát cụ thể. Các trạng thái đó được biết với cái tên là [[hàm riêng]], hay còn gọi là ''trạng thái riêng'' của quan sát đó.

Thông thường, một hệ sẽ không ở trong trạng thái riêng của bất kỳ quan sát nào mà chúng ta đang quan tâm. Tuy nhiên, nếu chúng ta đo một quan sát, hàm sóng sẽ ngay lập tức trở thành một trạng thái riêng của quan sát đó. Việc này được gọi là sự [[suy sập hàm sóng]]. Nếu ta biết hàm sóng tại một thời điểm trước khi đo đạc thì chúng ta có thể tính được xác suất suy sập vào mỗi trạng thái riêng khả dĩ.{{Cần dẫnchú nguồnthích}} Ví dụ, hạt tự do được đề cập ở trên thường có một hàm sóng ở dạng một [[bó sóng]] có tâm là một vị trí ở ''x₀'' nào đó, chứ không phải là trạng thái riêng của vị trí hay xung lượng. Khi ta đo vị trí của hạt, chúng ta không thể tiên đoán một cách chính xác kết quả mà chúng ta sẽ thu được. Kết quả thu được có thể, chứ không chắc chắn, nằm gần ''x₀'' mà ở đó, biên độ hàm sóng là lớn. Sau khi thực hiện phép đo xong, kết quả thu được là ''x'', hàm sóng suy sập vào trạng thái riêng của vị trí nằm tại ''x''.