اصل عدم قطعیت در سطح مکانیک کوانتومی نهفته است، اما برای تجزیه و تحلیل کامل آن، اجازه دهید به توسعه فیزیک به عنوان یک کل بپردازیم. ایزاک نیوتن و آلبرت انیشتین شاید مشهورترین فیزیکدانان تاریخ بشریت باشند. اولین در پایان قرن هفدهم قوانین مکانیک کلاسیک را تنظیم کرد، که تمام اجسام اطراف ما، سیارات، در معرض اینرسی و گرانش، از آن پیروی می کنند. توسعه قوانین مکانیک کلاسیک جهان علم را در اواخر قرن نوزدهم به این عقیده سوق داد که تمام قوانین اساسی طبیعت قبلاً کشف شده است و انسان می تواند هر پدیده ای را در جهان توضیح دهد.
نظریه نسبیت انیشتین
همانطور که مشخص شد، در آن زمان فقط نوک کوه یخ کشف شد، تحقیقات بیشتر دانشمندان را حقایق جدید و کاملاً باور نکردنی ارائه داد. بنابراین، در آغاز قرن بیستم، کشف شد که انتشار نور (که سرعت نهایی آن 300000 کیلومتر در ثانیه است) به هیچ وجه از قوانین مکانیک نیوتنی تبعیت نمی کند. طبق فرمول اسحاق نیوتن، اگر جسم یا موجی از یک منبع متحرک ساطع شود، سرعت آن برابر است با مجموع سرعت منبع و سرعت آن. با این حال، خواص موجی ذرات ماهیت متفاوتی داشت. آزمایش های متعدد با آنها نشان داده استدر الکترودینامیک، یک علم جوان در آن زمان، مجموعه قوانین کاملاً متفاوتی کار می کند. حتی در آن زمان، آلبرت انیشتین به همراه ماکس پلانک، فیزیکدان نظری آلمانی، نظریه نسبیت معروف خود را ارائه کردند که رفتار فوتون ها را توصیف می کند. با این حال، اکنون برای ما نه چندان ماهیت آن مهم است، بلکه این واقعیت است که در آن لحظه ناسازگاری اساسی دو حوزه فیزیک آشکار شد، ترکیب
که اتفاقاً دانشمندان تا به امروز در تلاش هستند.
تولد مکانیک کوانتومی
مطالعه ساختار اتم ها سرانجام اسطوره مکانیک کلاسیک جامع را نابود کرد. آزمایشات ارنست رادرفورد در سال 1911 نشان داد که اتم از ذرات حتی کوچکتر (به نام پروتون، نوترون و الکترون) تشکیل شده است. علاوه بر این، آنها همچنین از تعامل بر اساس قوانین نیوتن خودداری کردند. مطالعه این کوچکترین ذرات، فرضیه های جدیدی از مکانیک کوانتومی را برای دنیای علمی به وجود آورد. بنابراین، شاید درک نهایی کیهان نه تنها و نه چندان در مطالعه ستارگان، بلکه در مطالعه کوچکترین ذرات باشد که تصویر جالبی از جهان در سطح خرد ارائه می دهد.
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ
در دهه 1920، مکانیک کوانتومی اولین گام های خود را برداشت و تنها دانشمندان
متوجه شدیم که چه چیزی از آن برای ما می آید. در سال 1927، ورنر هایزنبرگ، فیزیکدان آلمانی، اصل معروف عدم قطعیت خود را فرموله کرد، که یکی از تفاوت های اصلی بین عالم صغیر و محیطی را که ما به آن عادت کرده ایم، نشان می دهد.این واقعیت شامل این واقعیت است که اندازه گیری همزمان سرعت و موقعیت مکانی یک جسم کوانتومی غیرممکن است، فقط به این دلیل که ما در طول اندازه گیری روی آن تأثیر می گذاریم، زیرا خود اندازه گیری نیز با کمک کوانتوم انجام می شود. اگر کاملاً پیش پا افتاده باشد: هنگام ارزیابی یک شی در عالم کلان، نور منعکس شده از آن را می بینیم و بر این اساس، در مورد آن نتیجه می گیریم. اما در فیزیک کوانتومی، تأثیر فوتون‌های نور (یا سایر مشتقات اندازه‌گیری) قبلاً روی جسم تأثیر می‌گذارد. بنابراین، اصل عدم قطعیت باعث مشکلات قابل درک در مطالعه و پیش‌بینی رفتار ذرات کوانتومی شد. در عین حال جالب این است که می توان به طور جداگانه سرعت یا موقعیت بدن را به طور جداگانه اندازه گرفت. اما اگر به طور همزمان اندازه گیری کنیم، هرچه داده های سرعت ما بیشتر باشد، کمتر از موقعیت واقعی مطلع خواهیم شد و بالعکس.
