A bizonytalanság elve, amelyet Heisenberg bizonytalansági elvnek vagy határozatlansági elvnek is neveznek, Werner Heisenberg német fizikus (1927) által megfogalmazott kijelentés, miszerint az objektum helyzete és sebessége nem mindkettő pontosan, egyidejűleg mérhető, még elméletben is. A pontos helyzet és a pontos sebesség fogalmainak együttesen nincs értelme a természetben.
Encyclopædia Britannica, Inc.Lásd a cikk összes videóját
Rendes tapasztalat nem ad nyomot erről az elvről. Könnyű mérni mondjuk egy autó helyzetét és sebességét, mert az ezen elv által a hétköznapi tárgyakra vetített bizonytalanságok túl kicsiek ahhoz, hogy megfigyelhetők legyenek. A teljes szabály előírja, hogy a helyzet és a sebesség bizonytalanságainak szorzata egyenlő vagy nagyobb, mint egy apró fizikai mennyiség, vagy állandó (h / (4π), ahol h Planck állandója, vagy kb. 6,6 × 10−34 joule-másodperc ). A bizonytalanságok szorzata csak az atomok és a szubatomi részecskék rendkívül kicsi tömegei esetében válik szignifikánssá.
Bármelyik kísérlet arra, hogy pontosan megmérje egy szubatomi részecske, például egy elektron sebességét, megdönti azt. kiszámíthatatlan módon, így pozíciójának egyidejű mérése nem érvényes. Ennek az eredménynek semmi köze a mérőeszközök, a technika vagy a megfigyelő hiányosságaihoz; a részecskék és a hullámok közötti természetbeli intim kapcsolatból származik a szubatomi dimenziók területén.
© MinutePhysics (Britannica Publishing Partner) A cikkhez tartozó összes videó megtekintése
A bizonytalansági elv a hullám-részecske kettősségből fakad. Minden részecskéhez tartozik egy hullám; minden részecske valóban hullámos viselkedést mutat. A részecske legvalószínűbb azokon a helyeken található meg, ahol a hullám hullámai a legnagyobbak vagy a legintenzívebbek. Minél intenzívebbé válnak a társított hullám hullámai, annál rosszabbul lesz a hullámhossz, ami viszont meghatározza a részecske lendületét. Tehát egy szigorúan lokalizált hullámnak határozatlan hullámhossza van; a hozzá tartozó részecskének, bár határozott helyzettel rendelkezik, nincs bizonyos sebessége. Egy jól meghatározott hullámhosszú részecskehullám viszont szétterül; a kapcsolódó részecske, bár meglehetősen pontos sebességgel rendelkezik, szinte bárhol lehet. Az egyik megfigyelhető meglehetősen pontos mérése viszonylag nagy bizonytalanságot jelent a másik mérésében.
A bizonytalanság elvét alternatív módon kifejezzük egy részecske lendületében és helyzetében. A részecske lendülete megegyezik tömegének szorzatának szorzatával. Így a részecske lendületének és helyzetének bizonytalanságainak szorzata h / (4π) vagy annál nagyobb. Az elv más kapcsolódó (konjugált) megfigyelhető párokra, például energiára és időre vonatkozik: az energiamérés bizonytalanságának és az időintervallum bizonytalanságának szorzata is egyenlő h / (4π) vagy annál nagyobb . Ugyanez az összefüggés áll fenn egy instabil atom vagy mag esetében a kisugárzott energia mennyiségének bizonytalansága és az instabil rendszer élettartamánál tapasztalható bizonytalanság között, mivel ez stabilabb állapotba lép át.