Synopsis Quantummechanica I

Thus, the task is, not so much to see what no one has yet seen;
but to think what nobody has yet thought, about which everybody sees.
Erwin Schrödinger

Quantummechanica

  • Experimentele gegevens, zoals het bestaan van atoomspectra en het foto-elektrisch effect, brachten natuurkundigen aan het begin van de vorige eeuw tot de overtuiging dat energie niet in willekeurig kleine hoeveelheden geëmitteerd of geabsorbeerd kan worden. De quantummechanica ontleent zijn naam aan deze energiequanten.
  • Deze fundamenteel nieuwe theorie werd in de periode 1925-27 ontwikkeld door Erwin Schrödinger (1887-1961), Werner Heisenberg (1901-1976), Max Born (1882-1970) en Paul Dirac (1902-1984).

De theoretische invoering van energiequanta door Max Planck (1900) was het startpunt van een spectaculaire ontwikkeling van theorie en experiment in de natuurkunde. Dit resulteerde in een aantal nieuwe principes van de natuurkunde die we hier kort samenvatten:

  1. Dualiteit van golf- en deeltjeskarakter
    Een bundel elektronen heeft naast een deeltjeskarakter ook een golfkarakter; anderzijds kan aan elektromagnetische straling ook een deeltjeskarakter toegekend worden.
  2. Quantisatie
    Fysische grootheden zoals energie, impuls, draai-impuls, zijn gequantiseerd en kunnen slechts discrete waarden aannemen.
  3. Schrödingervergelijking
    Atoomspectra en andere atomaire en moleculaire eigenschappen kunnen met een zeer grote precisie berekend worden. De vergelijking die daarvoor opgelost moet worden is de (stationaire) Schrödingervergelijking,
  4. Heisenberg-onzekerheidsrelatie
    Bepaalde paren van fysische grootheden zoals plaats en impuls kunnen niet tegelijk scherp bepaald worden.

De quantummechanica heeft een aantal raadselachtige aspecten, zoals bijvoorbeeld de Heisenberg onzekerheidsrelaties en het gedrag van elektronen in een tweespleten-experiment. Tegelijk is quantummechanica de meest accurate natuurkundige theorie van dit moment met een behaalde precisie in experimenten van meer dan één-miljoenste.