원자를 설명하는 데 필요한 규칙
원자가 특정 파장의 빛을 흡수하거나 방출하는 현상은 내부에서 허용되는 에너지 상태의 차이와 연결된다. 양자역학은 이런 상태와 전이의 확률을 계산하는 틀을 제공한다.
양자라는 말이 모든 물리량이 어떤 상황에서도 정수배의 불연속 값만 가진다는 뜻은 아니다. 관측량과 계의 조건에 따라 가능한 값이 연속적이거나 불연속적일 수 있다.
중첩과 확률
상태의 중첩은 여러 상태를 확률 진폭으로 결합해 표현하는 것이다. 측정 결과의 확률은 이 진폭으로부터 계산한다. 확률 진폭에는 위상도 있어 단순히 어느 한 상태를 모른 채 섞어 둔 경우와 다른 간섭 효과가 나타날 수 있다.
결과에 확률이 포함된다고 해서 무엇이든 같은 가능성으로 일어나는 것은 아니다. 이론은 주어진 상태와 측정에 대해 엄격한 규칙으로 확률을 예측한다.
불확정성의 의미
위치와 운동량처럼 서로 관련된 관측량에는 한 상태에서 분포의 퍼짐을 동시에 임의로 작게 만들 수 없는 관계가 있다. 이를 단순히 측정 장비가 조잡해서 생기는 오류와 동일시해서는 안 된다.
측정이란 반드시 사람이 눈으로 바라보는 행위를 뜻하지 않는다. 물리계와 장치의 상호작용 및 기록 과정을 다루며, 사람의 의식이 현실을 마음대로 만든다는 주장을 이론이 뒷받침하는 것은 아니다.
현실의 기술과 연결
반도체의 전자 상태와 레이저의 빛 방출을 이해하는 데 양자적 설명이 필요하다. 일상적인 큰 물체에서는 고전적인 설명이 유용한 경우가 많지만, 양자역학 자체가 작은 물체에만 적용된다는 제한과는 다르다.