Kvantemekanikken er den gren af fysikken, som beskriver, hvordan universets mindste byggesten opfører sig og interagerer.
FN har udnævnt 2025 til det internationale år for kvanteforskning og -teknologi. 2025 markerer nemlig, at det er 100 år siden, udviklingen af kvantemekanikken begyndte.
Jacob Wüsthoff Linder, som er professor ved Institut for Fysik ved Norges teknisk-naturvidenskabelige universitet (NTNU), synes, det er fremragende, at kvantemekanikkens 'fødselsdag' bliver fejret.
"Det handler ikke kun om, at kvantemekanikken giver os en rigtig forståelse af, hvordan naturen fungerer, men også at det har ført til konkrete anvendelser," siger han.
Men hvorfor betragtes 1925 som kvantemekanikkens 'fødselsår'?
"Man kan måske argumentere for, at de første frø til den kvantemekaniske teori blev sået lidt tidligere i det 20. århundrede," siger Jacob Wüsthoff Linder.
Dengang blev der gjort opdagelser, der indikerede, at energi kunne opdeles i pakker, eller kvanter, uden glidende overgange.
Max Planck, Albert Einstein og Niels Bohr stod for en række vigtige bidrag.
"Men det er helt fint at sige, at der for 100 år siden virkelig blev fyret op under kvantemekanikken," siger Jacob Wüsthoff Linder, som tilføjer:
"En af de ting, der skete dengang, var, at Schrödinger-ligningen blev udviklet. Den er udgangspunktet for meget af det, der beskrives af fysik i kvantemekanisk teori."
Hvad fortalte denne ligning os?
Kvantefysikken bryder med, hvordan vi normalt opfatter verden, siger Jacob Wüsthoff Linder.
"Vi er vant til at tænke på ting som en fodbold eller et glas som noget fast eller som en sammensætning af mange partikler. I kvantemekanikken kan stof beskrives som bølger. Det er helt anderledes."
De mindste ting, som elektroner og atomer, opfører sig både som bølger og partikler.
"Schrödinger-ligningen beskriver de bølgeegenskaber, som stof eller masse har."
Det resulterer i nogle mærkelige egenskaber.
I den klassiske forståelse af fysik er universet forudsigeligt.
"Vi kan beregne meget præcist, hvor en partikel befinder sig til enhver tid, hvor den bevæger sig hen, hvilken hastighed den har, og så videre."
I kvantemekanikken er partiklernes egenskaber mere usikre.
"Hvis man for eksempel laver en fuldstændig perfekt måling af en partikels position, så man ved præcist, hvor den er, så kan man alligevel slet ikke bestemme, hvor hurtigt den bevæger sig, og hvor den er på vej hen," siger Jacob Wüsthoff Linder.
Det er Heisenbergs usikkerhedsprincip (også kaldt ubestemthedsprincippet).
"Alle egenskaber ved masser eller partikler kan ikke være entydigt bestemte ifølge kvantemekanikken."
Så hvordan har vores viden om elektroner, atomer og lys' mærkelige adfærd været til nytte i løbet af de sidste 100 år?
En af de første ting, kvantemekanikken blev brugt til, var lasere, fortæller Jacob Wüsthoff Linder. Igen var det Einstein, der var tidligt på banen.
"Han opdagede noget, der hedder stimuleret emission. Det er princippet, som en laser er baseret på."
Det var først i 1940'erne og 1950'erne, at man begyndte at undersøge, hvordan denne teori kunne omsættes i praksis. Teorien handler om, at elektroner i atomer kun kan have bestemte energiniveauer.
Hvis atomerne bestråles med lys med den helt rigtige frekvens, hopper elektronerne til et lavere energiniveau. De udsender så energi i form af lys med samme frekvens som den indsendte stråling.
"Det ender som en slags selvforstærkende effekt. Man bestråler et materiale med lys og skaber mere lys med præcis de samme egenskaber."
Laserlyset bliver intenst, monokromatisk og går i en skarpt afgrænset retning.
Lasere bruges i dag til mange forskellige ting for eksempel til at lave præcise målinger, behandle hud- og øjensygdomme og i militæret.
"En mere hverdagsagtig anvendelse er laserlys, der bruges til at scanne madvarer i butikker," siger Jacob Wüsthoff Linder.
Lasere bruges også i fiberkabler til at overføre datatrafik over internettet.
Den første transistor kom til verden i 1947. De blev kommercielt tilgæ...