ماذا يدرس علم ميكانيكا الكم ؟
ميكانيكا الكم هي مجموعة من النظريات الفيزيائية ظهرت في القرن العشرين، وذلك لتفسير الظواهر على مستوى الذرة والجسيمات دون الذرية وقد دمجت بين الخاصية الجسيمية والخاصية الموجية ليظهر مصطلح ازدواجية الموجة -الجسيم، وبهذا تصبح ميكانيكا الكم مسؤولة عن التفسير الفيزيائي على المستوى الذري كما أنها أيضاً تطبق على الميكانيكا الكلاسيكية ولكن لاتظهر تأثيرها على هذا المستوى، لذلك ميكانيكا الكم هي تعميم للفيزياء الكلاسيكية لإمكانية تطبيقها على المستويين الذري والعادي . تسميتها بميكانيكا الكم يعود إلى أهميّة الكم في بنائها (وهو مصطلح فيزيائي يستخدم لوصف أصغر كمّية من الطاقة يمكن تبادلها بين الجسيمات، ويستخدم للإشارة إلى كميات الطاقة المحددة التي تنبعث بشكل متقطع، وليس بشكل مستمر). كثيرا ما يستخدم مصطلحي فيزياء الكم والنظرية الكمية كمرادفات لميكانيكا الكم. وبعض الكتّاب يستخدمون مصطلح ميكانيكا الكم للإشارة إلى ميكانيكا الكم غير النسبية.
يتكون الضوء من جزيئات تسمى الفوتونات، وبالتالي هو وحدة كمّية. وتعد بصريات الكم العلم الذي يدرس طبيعة وآثار الضوء كفوتونات كميّة. كان ماكس بلانك أول من أشار إلى أن الضوء قد يكون مادة كمّية، وذلك سنة 1899 م، عندما طرح نموذجه الصحيح حول إشعاع الجسم الأسود بافتراضه أن تبادل الطاقة بين الضوء والمادة يحدث فقط في كميات منفصلة سمّاها «الكمّ». ولكن لم يكن معروفًا ما إذا كان مصدر هذه الكمّات المنفصلة المادة أم الضوء. في عام 1905، نشر ألبرت أينشتاين نظريته حول ، وبدا أن التفسير الوحيد الممكن لها هو أن الضوء يمثل مادة كمّية. وفي وقت لاحق، أثبت نيلز بور أن الذرات تنبعث منها كميات منفصلة من الطاقة. لم يكن فهم التفاعل بين الضوء والمادة من خلال تلك النظريات أساسًا لعلم البصريات الكمّية فقط، بل وكان أيضًا حاسمًا لتطوير ميكانيكا الكم ككل. ومع ذلك، ظلت فروع ميكانيكا الكم تتعامل مع تفاعل المادة-الضوء كأبحاث حول المادة بدلاً من الأبحاث حول الضوء.