Η αρχή της αβεβαιότητας βρίσκεται στο επίπεδο της κβαντικής μηχανικής, αλλά για να την αναλύσουμε πλήρως, ας στραφούμε στην ανάπτυξη της φυσικής στο σύνολό της. Ο Ισαάκ Νεύτων και ο Άλμπερτ Αϊνστάιν είναι ίσως οι πιο διάσημοι φυσικοί στην ιστορία της ανθρωπότητας. Ο πρώτος στα τέλη του 17ου αιώνα διατύπωσε τους νόμους της κλασικής μηχανικής, στους οποίους υπακούουν όλα τα σώματα που μας περιβάλλουν, οι πλανήτες, υποκείμενοι στην αδράνεια και τη βαρύτητα. Η ανάπτυξη των νόμων της κλασικής μηχανικής οδήγησε τον επιστημονικό κόσμο προς το τέλος του 19ου αιώνα στην άποψη ότι όλοι οι βασικοί νόμοι της φύσης είχαν ήδη ανακαλυφθεί και ο άνθρωπος μπορούσε να εξηγήσει οποιοδήποτε φαινόμενο στο Σύμπαν.
Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν
Όπως αποδείχθηκε, εκείνη την εποχή ανακαλύφθηκε μόνο η κορυφή του παγόβουνου, περαιτέρω έρευνα έριξε στους επιστήμονες νέα, εντελώς απίστευτα γεγονότα. Έτσι, στις αρχές του 20ου αιώνα, ανακαλύφθηκε ότι η διάδοση του φωτός (που έχει τελική ταχύτητα 300.000 km / s) δεν υπακούει σε καμία περίπτωση στους νόμους της Νευτώνειας μηχανικής. Σύμφωνα με τους τύπους του Ισαάκ Νεύτωνα, αν ένα σώμα ή ένα κύμα εκπέμπεται από μια κινούμενη πηγή, η ταχύτητά του θα είναι ίση με το άθροισμα της ταχύτητας της πηγής και της δικής της. Ωστόσο, οι κυματικές ιδιότητες των σωματιδίων ήταν διαφορετικής φύσης. Πολλά πειράματα μαζί τους το έχουν δείξειστην ηλεκτροδυναμική, μια νέα επιστήμη εκείνη την εποχή, λειτουργεί ένα εντελώς διαφορετικό σύνολο κανόνων. Ακόμη και τότε, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, μαζί με τον Γερμανό θεωρητικό φυσικό Μαξ Πλανκ, εισήγαγαν την περίφημη θεωρία της σχετικότητας, η οποία περιγράφει τη συμπεριφορά των φωτονίων. Ωστόσο, για εμάς τώρα δεν είναι τόσο η ουσία του που έχει σημασία, αλλά το γεγονός ότι εκείνη τη στιγμή αποκαλύφθηκε η θεμελιώδης ασυμβατότητα των δύο τομέων της φυσικής, να συνδυάσουμε το
το οποίο, παρεμπιπτόντως, οι επιστήμονες προσπαθούν μέχρι σήμερα.
Η γέννηση της κβαντικής μηχανικής
Η μελέτη της δομής των ατόμων κατέστρεψε τελικά τον μύθο της ολοκληρωμένης κλασικής μηχανικής. Πειράματα από τον Ernest Rutherford το 1911 έδειξαν ότι το άτομο αποτελείται από ακόμη μικρότερα σωματίδια (που ονομάζονται πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια). Επιπλέον, αρνήθηκαν επίσης να αλληλεπιδράσουν σύμφωνα με τους νόμους του Νεύτωνα. Η μελέτη αυτών των μικρότερων σωματιδίων οδήγησε σε νέα αξιώματα κβαντικής μηχανικής για τον επιστημονικό κόσμο. Έτσι, ίσως η απόλυτη κατανόηση του Σύμπαντος βρίσκεται όχι μόνο και όχι τόσο στη μελέτη των άστρων, αλλά στη μελέτη των μικρότερων σωματιδίων, που δίνουν μια ενδιαφέρουσα εικόνα του κόσμου σε μικροεπίπεδο.
Αρχή αβεβαιότητας Heisenberg
Στη δεκαετία του 1920, η κβαντική μηχανική έκανε τα πρώτα της βήματα και μόνο οι επιστήμονες
αντιλάβαμε τι προκύπτει από αυτό για εμάς. Το 1927, ο Γερμανός φυσικός Βέρνερ Χάιζενμπεργκ διατύπωσε την περίφημη αρχή της αβεβαιότητας, η οποία καταδεικνύει μια από τις κύριες διαφορές μεταξύ του μικρόκοσμου και του περιβάλλοντος στο οποίο έχουμε συνηθίσει. Συνίσταται στο γεγονός ότι είναι αδύνατο να μετρηθεί ταυτόχρονα η ταχύτητα και η χωρική θέση ενός κβαντικού αντικειμένου, μόνο και μόνο επειδή το επηρεάζουμε κατά τη μέτρηση, επειδή η ίδια η μέτρηση πραγματοποιείται επίσης με τη βοήθεια κβαντικών. Εάν είναι αρκετά κοινό: όταν αξιολογούμε ένα αντικείμενο στον μακρόκοσμο, βλέπουμε το φως που αντανακλάται από αυτό και, με βάση αυτό, εξάγουμε συμπεράσματα σχετικά με αυτό. Αλλά στην κβαντική φυσική, η πρόσκρουση φωτονίων φωτός (ή άλλων παραγώγων μέτρησης) επηρεάζει ήδη το αντικείμενο. Έτσι, η αρχή της αβεβαιότητας προκάλεσε κατανοητές δυσκολίες στη μελέτη και την πρόβλεψη της συμπεριφοράς των κβαντικών σωματιδίων. Ταυτόχρονα, είναι ενδιαφέρον ότι είναι δυνατό να μετρηθεί χωριστά η ταχύτητα ή ξεχωριστά η θέση του σώματος. Αλλά αν μετρήσουμε ταυτόχρονα, τότε όσο υψηλότερα τα δεδομένα ταχύτητάς μας, τόσο λιγότερα θα γνωρίζουμε για την πραγματική θέση και αντίστροφα.
