Epävarmuusperiaate, jota kutsutaan myös Heisenbergin epävarmuusperiaatteeksi tai määrittelemättömyysperiaatteeksi, lausunto, jonka saksalainen fyysikko Werner Heisenberg on esittänyt (1927), että kohteen sijainti ja nopeus eivät voi olla molemmat mitataan tarkasti, samanaikaisesti, jopa teoriassa. Itse tarkan sijainnin ja tarkan nopeuden käsitteillä ei itse asiassa ole merkitystä luonnossa.
Encyclopædia Britannica, Inc.Katso kaikki tämän artikkelin videot
Tavallinen kokemus ei anna aavistustakaan tästä periaatteesta. Esimerkiksi auton sijaintia ja nopeutta on helppo mitata, koska epävarmuustekijät, jotka tämä periaate merkitsee tavallisille esineille, ovat liian pieniä havaittaviksi. Täydellinen sääntö määrää, että sijainnin ja nopeuden epävarmuustekijöiden tulo on yhtä suuri tai suurempi kuin pieni fyysinen suure tai vakio (h / (4π), missä h on Planckin vakio tai noin 6,6 × 10−34 joule-sekuntia ). Ainoastaan erittäin pienien atomien ja subatomisten hiukkasten massojen kohdalla epävarmuustekijöiden tulo tulee merkittäväksi.
Kaikki yritykset mitata tarkasti subatomisen hiukkasen, kuten elektronin, nopeutta koputtavat sen ennakoimattomalla tavalla, joten sen sijainnin samanaikaisella mittauksella ei ole pätevyyttä. Tällä tuloksella ei ole mitään tekemistä mittauslaitteiden, tekniikan tai tarkkailijan puutteiden kanssa; se syntyy partikkelien ja aaltojen välisestä läheisestä luonnontilaisesta yhteydestä subatomisten ulottuvuuksien alueella.
© MinutePhysics (Britannica Publishing Partner) Katso kaikki tämän artikkelin videot
Epävarmuusperiaate johtuu aaltopartikkelien kaksinaisuudesta. Jokaisella hiukkasella on siihen liittyvä aalto; jokaisella hiukkasella on todellakin aaltomaisia käyttäytymisiä. Hiukkanen on todennäköisimmin niissä paikoissa, joissa aallon aallot ovat suurimmat tai voimakkaimmat. Mitä voimakkaampi siihen liittyvän aallon aaltoilu tulee, sitä epämääräisemmäksi aallonpituus muuttuu, mikä puolestaan määrittää hiukkasen liikemäärän. Joten tiukasti lokalisoidulla aallolla on määrittelemätön aallonpituus; siihen liittyvällä hiukkasella ei ole tiettyä nopeutta, vaikka sillä on tietty sijainti. Toisaalta hiukkasaalto, jolla on hyvin määritelty aallonpituus, on levitetty; siihen liittyvä hiukkanen, jolla on melko tarkka nopeus, voi olla melkein missä tahansa. Yhden havaittavissa olevan melko tarkka mittaus aiheuttaa suhteellisen suuren epävarmuuden toisen mittauksessa.
Epävarmuusperiaate ilmaistaan vaihtoehtoisesti hiukkasen liikemäärällä ja sijainnilla. Hiukkasen liikemäärä on yhtä suuri kuin sen massan ja sen nopeuden tulo. Siten impulssin epävarmuustekijöiden ja hiukkasen sijainnin tulo on yhtä suuri kuin h / (4π). Periaatetta sovelletaan muihin samankaltaisiin (konjugaatti) havaittavissa oleviin pareihin, kuten energiaan ja aikaan: energiamittauksen epävarmuuden ja epävarmuuden tulo ajanjaksolla, jonka aikana mittaus tehdään, on yhtä suuri kuin h / (4π) tai enemmän . Sama suhde koskee epävakaata atomia tai ydintä säteilevän energian määrän epävarmuuden ja epävakaan järjestelmän käyttöiän epävarmuuden välillä, kun se siirtyy vakaampaan tilaan.