Квантова механіка, безсумнівно, є однією з найскладніших галузей сучасної науки. Завдяки вражаючому розвитку нанотехнологій нині спостерігається злиття фізичного світу з віртуальним, що постійно посилюється.
Передові технології, що включають зашифровані паролі, напівпровідники і вдосконалені датчики, змінюють наше повсякденне життя з експоненціальною швидкістю; масштаби впливу безпрецедентні навіть порівняно з теорією відносності Ейнштейна.
Будь-якому неспеціалісту цілком зрозуміло, що концепція квантової механіки містить фундаментальні закони, які можна застосувати як у повсякденному житті, так і до всього Всесвіту загалом.
Однак ця теорія має принципи, які можуть бути застосовані до низки важливих технологій, що сприяють розвитку суспільства, промисловості та економіки.
В основі квантової механіки лежить поняття атома - найменшої, основної одиниці матерії у Всесвіті. Його розмір просто вражає: діаметр атома водню становить лише одну мільярдну частину метра, а його ядро ще менше.
Атом - це найдрібніший елемент матерії, виявлений у Всесвіті. У квантовій механіці його розуміють як щось, що складається з ядра та електронів.
Якщо уявити атом у вигляді футбольного стадіону, його ядро матиме довжину всього 3 міліметри, як у маленького жука. Розмір електронів настільки малий, що ігнорувати їх майже неможливо.
Ядро атома складається з протонів і нейтронів, які разом складають більшу частину його маси. Електрони, що перебувають у квантовому стані, оточують ядро, займаючи більшу частину його об'єму.
Атом водню занадто крихітний, щоб його зрозуміти за допомогою класичної фізики. Тому його поведінку і властивості можна інтерпретувати тільки за допомогою квантової механіки.
Квантово-механічна інтерпретація є фундаментальною частиною розуміння атомного світу.
Для порівняння, простір між ядром і його електронами набагато більший, ніж відстань між Сонцем і Плутоном. Приблизно в 10 разів! З огляду на це, не буде перебільшенням сказати, що атом перебуває у стані віртуальної порожнечі.
Застосовуючи цей аргумент, також можна стверджувати, що вся видима матерія у Всесвіті (включно з рослинами і тваринами) існує в стані віртуальної порожнечі.
Теорія "Великого вибуху", як кажуть деякі фізики, стверджує, що все виникло з порожнечі, "Ніщо". Іншими словами, те, що здається чимось, насправді є лише формою інтерпретації.
Квантова механіка вивчає поведінку частинок на атомному рівні, що, здавалося б, не відповідає поглядам традиційної фізики. Вона стверджує, що електрон може бути або часткою, або хвилею, або і тим, і іншим, залежно від позиції спостерігача.
У 1801 році Томас Юнг запропонував новаторську інтерпретацію у своєму знаменитому "експерименті з подвійною щілиною". Відтоді вважається, що атоми - це частинки і хвилі одночасно, залежно від позиції спостерігача.
Таким чином, наша свідомість або очікування визначають поведінку електронів. Квантова механіка, яку обстоює Нільс Бор, зустріла шалений опір у науковій роботі під назвою "Парадокс Ейнштейна, Подольського і Розена в атомній, ядерній фізиці та фізиці частинок". Проте теорія Бора отримувала визнання в міру дедалі ширшого застосування в реальному світі.
У 1927 році "копенгагенська інтерпретація" квантової теорії свідчила, що Всесвіт існує безмежно і має потенціали, що перекриваються. Такі потенціали існують у "ще не зафіксованій" формі залежно від позиції спостерігача.
У гіпотетичній альтернативній реальності різні всесвіти, що відрізняються за своїми фізичними властивостями і характеристиками, цілком можуть співіснувати.
Але це припущення суперечить нашим астрономічним спостерігачам:
Електрони і напівпровідникові чипи володіють унікальною рисою двоїстості, що проявляється по-різному. Електрони змішуються у квантовому стані, іноді поводяться як частинки, а іноді як хвилі. Водночас як напівпровідники можуть використовуватися як провідники і як непровідники
Розміри напівпровідників уже зменшилися до кількох нанометрів, а в майбутньому багато квантових явищ спиратимуться на напівпровідники менше 1 нанометра, навіть без нашого повного розуміння квантової механіки.
Тому нинішня структура і дизайн напівпровідників були б неможливі без квантової механіки.
