La mecànica quàntica, coneguda també com a física quàntica, química quàntica o com a teoria quàntica, és la branca de la física que estudia el comportament de la llum i de la matèria a escales microscòpiques, en què l'acció és de l'ordre de la constant de Planck. Es diferencia de la mecànica clàssica, generalment, a escala atòmica (molècules i àtoms) i subatòmica (protons, electrons, neutrons o fins i tot partícules més petites). Els seus principis bàsics s'apliquen a molts dels camps de la física i la química actuals, com per exemple, la física de partícules, la física nuclear, la física de la matèria condensada, la física atòmica i molecular, la computació quàntica, l'òptica quàntica, la química quàntica i la química computacional. Juntament amb la relativitat general, la mecànica quàntica és un dels pilars de la física moderna. A escala macroscòpica, les lleis de la mecànica clàssica s'aproximen a les de la mecànica quàntica. Va sorgir a principis del segle XX per tal d'explicar diversos resultats experimentals de fenòmens d'origen microscòpic que no es podien entendre amb la física clàssica.

Fig. 1: Densitats de probabilitat corresponents a les funcions d'ona d'un electró d'un àtom d'hidrogen amb infinits nivells d'energia (augmentant des de la part superior de la imatge cap avall: n = 1, 2, 3, ...) i moment angular (augmentant d'esquerra a dreta: s, p, d…). Les àrees més lluents corresponen a una major densitat de probabilitat en un mesurament de posició. Les funcions d'ona com aquestes són directament comparables a les figures de Chladni dels modes de vibració acústics de la física clàssica, i de fet també són modes d'oscil·lació: tenen una energia aguda i per tant una freqüència àvida. El moment angular i l'energia estan quantitzats, i només assumeixen valors discrets com ara els que es mostren (com és el cas de les freqüències ressonants de l'acústica).

Les descripcions que permet la mecànica quàntica inclouen el comportament simultani semblant a una ona i semblant a una partícula de la matèria[1] i la radiació[2] (dualitat ona-partícula), i el principi d'incertesa de Heisenberg segons el qual no es pot saber, alhora i amb total precisió, el valor de certs objectes observables, com per exemple la posició i el moment d'una partícula.

Tanmateix, alguns sistemes sí que presenten alguns d'aquests comportaments a escala macroscòpica; en són exemples coneguts la superfluïdesa (el flux sense fricció dels líquids a temperatures pròximes al zero absolut) i la superconductivitat. La teoria quàntica també proporciona descripcions precises de molts fenòmens abans inexplicats, com ara la radiació de cossos negres i l'estabilitat dels orbitals electrònics. També ha ofert informació sobre el funcionament de molts sistemes biològics diferents, incloent-hi els receptors olfactius i les estructures proteiques.[3]

Tanmateix, la física clàssica sovint pot ser una bona aproximació als resultats obtinguts altrament per la física quàntica, típicament en circumstàncies amb nombres grans de partícules o nombres quàntics elevats (tanmateix, encara queden algunes preguntes sense respondre dins el camp del caos quàntic).

Oops something went wrong: