A kvantummechanika képezi az alapját annak, hogyan lehet elemezni és magyarázni a nagyon nagy objektumokat, például a csillagokat és a galaxisokat, valamint a kozmológiai eseményeket, például az ősrobbanást.
A kvantummechanika számos kapcsolódó tudományág alapját képezi, köztük a nanotechnológia, a kondenzált anyag fizikája, a kvantumkémia, a strukturális biológia, a részecskefizika és az elektronika.
A “kvantummechanika” kifejezést először Max Born alkotta meg 1924-ben.
A kvantummechanika általános fizikai közösség általi elfogadottsága annak köszönhető, hogy pontosan megjósolja a rendszerek fizikai viselkedését, beleértve olyan rendszerekét is, ahol a newtoni mechanika kudarcot vall.
Az általános relativitáselmélet is korlátozott — oly módon, ahogy a kvantummechanika nem — az atomi léptékű vagy annál kisebb, nagyon alacsony vagy nagyon magas energiájú, illetve a legalacsonyabb hőmérsékletű rendszerek leírására.
Egy évszázadnyi kísérletezés és alkalmazott tudomány során a kvantummechanikai elmélet nagyon sikeresnek és gyakorlatiasnak bizonyult.
A kvantummechanika alapjai az 1800-as évek elejére nyúlnak vissza, de a QM igazi kezdetei Max Planck 1900-as munkásságára vezethetők vissza.
Albert Einstein és Niels Bohr hamarosan fontos hozzájárulásokat tettek ahhoz, amit ma “régi kvantumelméletnek” neveznek.”
Mégis csak 1924-ben, Louis de Broglie anyaghullám-hipotézisével alakult ki egy teljesebb kép, és vált világossá a kvantummechanika valódi jelentősége.
Az 1920-as évek közepén a legkiemelkedőbb tudósok közül Max Born, Paul Dirac, Werner Heisenberg, Wolfgang Pauli és Erwin Schrödinger járultak hozzá ahhoz, amit ma “új kvantummechanikának” vagy “új fizikának” neveznek.
Később a terület tovább bővült Julian Schwinger, Sin-Itiro Tomonaga és Richard Feynman munkájával a kvantumelektrodinamika kidolgozásához 1947-ben, és különösen Murray Gell-Mann munkájával a kvantumkromodinamika kidolgozásához.
A buborékokon színes sávokat létrehozó interferencia nem magyarázható olyan modellel, amely a fényt részecskeként ábrázolja.
Ez olyan modellel magyarázható, amely hullámként ábrázolja.
A rajz szinuszhullámokat mutat, amelyek a víz felszínén lévő hullámokra hasonlítanak, amelyek egy változó szélességű film két felületéről verődnek vissza, de a fény hullámtermészetének ez az ábrázolása csak egy durva analógia.
A korai kutatók eltérő magyarázatot adtak annak alapvető természetéről, amit ma elektromágneses sugárzásnak nevezünk.
Egy részük azt állította, hogy a fény és az elektromágneses sugárzás más frekvenciái részecskékből állnak, míg mások azt állították, hogy az elektromágneses sugárzás hullámjelenség.
A klasszikus fizikában ezek az elképzelések egymásnak ellentmondanak.
A QM kezdete óta a tudósok elismerték, hogy egyik elképzelés sem képes önmagában megmagyarázni az elektromágneses sugárzást.
A kvantummechanika sikere ellenére is vannak ellentmondásos elemei.
Például a kvantummechanikában leírt mikroszkopikus objektumok viselkedése nagyon eltér a mindennapi tapasztalatunktól, ami bizonyos fokú hitetlenkedést válthat ki.
Mára felismerték, hogy a klasszikus fizika nagy része a kvantumfizika elméletének és/vagy a relativitáselméletnek a speciális eseteiből áll.
Dirac a relativitáselméletet a kvantumfizikához igazította, hogy az megfelelően tudja kezelni a fénysebesség jelentős töredékénél bekövetkező eseményeket.
A klasszikus fizika azonban a tömegvonzással (gravitációval) is foglalkozik, és a relativizált kvantumelmélettel még senkinek sem sikerült a gravitációt egységes elméletbe foglalnia.
A klasszikus fizika azonban a tömegvonzással (gravitációval) is foglalkozik, és eddig senki sem tudta a relativizált kvantumelmélettel egységes elméletbe foglalni.