Ποιος νόμος λέει ότι είναι αδύνατο να προσδιοριστεί η ακριβής τοποθεσία και η ταχύτητα ενός ηλεκτρονίου σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή;
Αυτή η αρχή, που διατυπώθηκε από τον Werner Heisenberg το 1927, είναι μια θεμελιώδη έννοια στην κβαντική μηχανική. Δηλώνει ότι:
* Όσο πιο συγκεκριμένα είναι γνωστή η θέση ενός σωματιδίου, τόσο λιγότερο μπορεί να είναι γνωστή η ορμή του και αντίστροφα.
Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα θεμελιώδες όριο για το πόσο με ακρίβεια μπορούμε να γνωρίζουμε τόσο τη θέση όσο και την ορμή (που περιλαμβάνει ταχύτητα) ενός σωματιδίου όπως ένα ηλεκτρόνιο.
Βασικά σημεία:
* Δεν πρόκειται για περιορισμούς των μέσων μας. Η αρχή της αβεβαιότητας είναι μια θεμελιώδης ιδιοκτησία της φύσης, όχι αποτέλεσμα των εργαλείων μέτρησης.
* ισχύει για όλα τα κβαντικά σωματίδια. Ενώ συχνά απεικονίζεται με ηλεκτρόνια, ισχύει για όλα τα σωματίδια που παρουσιάζουν δυαδικότητα κυμάτων-σωματιδίων.
* Δεν σημαίνει ότι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τίποτα. Μπορούμε ακόμα να γνωρίζουμε την κατανομή πιθανότητας της θέσης και της ορμής του σωματιδίου, αλλά δεν μπορούμε να εντοπίσουμε και τα δύο με απόλυτη βεβαιότητα.
Πρακτικές συνέπειες:
Η αρχή της αβεβαιότητας έχει βαθιές επιπτώσεις στην κατανόηση του σύμπαντος στο ατομικό και υποατομικό επίπεδο. Εξηγεί:
* Η σταθερότητα των ατόμων: Τα ηλεκτρόνια δεν καταρρέουν απλώς στον πυρήνα λόγω της ηλεκτροστατικής έλξης, όπως θα προβλέπουν η κλασική φυσική. Η αρχή της αβεβαιότητας εξασφαλίζει ότι έχουν μη μηδενική πιθανότητα να βρεθούν εκτός του πυρήνα.
* Οι περιορισμοί της κλασσικής μηχανικής: Στο κβαντικό επίπεδο, η κλασική μηχανική δεν περιγράφει με ακρίβεια τη συμπεριφορά των σωματιδίων. Η αρχή της αβεβαιότητας υπογραμμίζει την ανάγκη για κβαντική μηχανική.
Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg αποτελεί ακρογωνιαίο λίθο της κβαντικής μηχανικής, διαμορφώνοντας την κατανόησή μας για την ίδια τη φύση της πραγματικότητας στις μικρότερες κλίμακες.
