پیشتر کمی با اصل عدم قطعیت ورنر هایزنبرگ آشنا شده بودیم.
اصل عدم قطعیت در مورد امواج کلاسیک را میتوان با یک مثال ساده از بازی با طناب، درک کرد. فرض کنید یک سر طناب بلندی را در دستتان نگه داشته اید و سر دیگر طناب به یک دیوار متصل است. ناگهان با یک حرکت سریع دستتان، یک تک قله در طناب ایجاد میکنید که در طول طناب پیش میرود. اگر کسی بپرسد محل موج کجاست؟
شما سریعا به نقطهی تک موج یا همان پالس اشاره میکنید. اما در این حالت شما چیزی در مورد طول موج آن نمیدانید. چرا که طول موج یعنی فاصلهی بین دو قله و شما دو قله ندارید که فاصلهی آنها را اندازه گیری کنید.
شما میتوانید با بالا و پایین بردن متناوب دستتان یک موج زیبا در طول طناب ایجاد کنید که طول موج آن براحتی قابل اندازه گیری است، اما حالا دیگر نمیدانید محل موج کجاست. هایزنبرگ این موضوع را به عنوان یک اصل، برای امواج متناظر با ذرات ارائه کرد. ما میدانیم که ذرات در ابعاد کوانتومی رفتاری موجی دارند. لذا همین مسالهی عدم قطعیت در مورد این امواج هم صادق است. شما نمیتوانید همزمان محل این موج و طول این موج را با دقت بالایی اندازه گیری کنید.
مانند مثال فوق، اگر بخواهید محل این موج را دقیق بدانید، دانشتان در مورد طول موج از بین میرود و اگر بخواهید طول موج را دقیق بدانید، دانشتان نسبت به محل موج از بین میرود. برای درک بهتر آن فرض کنید ما در ابعاد کوانتومی بودیم و خودروهای ما رفتاری موجی داشتند. دوست دانشمندتان یک اصل عدم قطعیت ارائه میداد و میگفت حاصلضرب خطای اندازه گیری سرعت در خطای اندازه گیری مکان این خودرو، نمیتواند کمتر از یک (متر مربع بر ثانیه) باشد.
حالا فرض کنید شما مکان خودرو را با خطای یک متر اندازه گیری کردید و گفته اید خودرو در فاصلهی صد تا صد و یک متری است.
شما همزمان نمیتوانید سرعت خودرو را با خطای کمتر از یک متر بر ثانیه اندازه گیری کنید. مثلا نمیتوانید بگویید من سرعت این خودرو را در همان لحظه، بین ۱۰۰ تا ۱۰۰/۵ متر بر ثانیه اندازه گیری کرده ام. چرا که در این حالت، شما اصل عدم قطعیت دوست دانشمندتان را نقض کرده اید. اما ما در دنیای کوانتومی زندگی نمیکنیم. در دنیای کوانتومی، حاصلظرب خطای اندازه گیری مکان ذره در خطای اندازه گیری مومنتوم (حاصلضرب جرم در سرعت) ذره بیشتر از ۶/۵۸ در ده به توان منفی ۱۶ (الکترون ولت ثانیه) است. اما اصل عدم قطعیت یک خاصیت طبیعت است نه مشکل اندازه گیری ما. هرچقدر که ما ابزار اندازه گیریمان را دقیقتر کنیم، باز هم نمیتوانیم این اصل را زیر پا بگذاریم.
طبیعت همیشه چیزی را از ما پنهان میکند.