Onzekerheidsprincipe, ook wel Heisenberg-onzekerheidsprincipe of onbepaaldheidsprincipe genoemd, verklaring, verwoord (1927) door de Duitse natuurkundige Werner Heisenberg, dat de positie en de snelheid van een object niet beide worden exact op hetzelfde moment gemeten, zelfs in theorie. De concepten van exacte positie en exacte snelheid samen hebben in feite geen betekenis in de natuur.
Encyclopædia Britannica, Inc. Bekijk alle videos voor dit artikel
Gewone ervaring geeft geen idee van dit principe. Het is gemakkelijk om zowel de positie als de snelheid van bijvoorbeeld een auto te meten, omdat de onzekerheden die dit principe impliceert voor gewone objecten te klein zijn om te worden waargenomen. De volledige regel bepaalt dat het product van de onzekerheden in positie en snelheid gelijk is aan of groter is dan een kleine fysieke grootheid of constante (h / (4π), waarbij h de constante van Planck is, of ongeveer 6,6 x 10−34 joule-seconde ). Alleen voor de buitengewoon kleine massa atomen en subatomaire deeltjes wordt het product van de onzekerheden significant.
Elke poging om de snelheid van een subatomair deeltje, zoals een elektron, precies te meten, zal het in een onvoorspelbare manier, zodat een gelijktijdige meting van zijn positie geen geldigheid heeft. Dit resultaat heeft niets te maken met tekortkomingen in de meetinstrumenten, de techniek of de waarnemer; het komt voort uit de intieme verbinding in de natuur tussen deeltjes en golven in het rijk van subatomaire dimensies.
© MinutePhysics (een Britannica Publishing Partner) Bekijk alle videos voor dit artikel
Het onzekerheidsprincipe komt voort uit de dualiteit van golf en deeltje. Elk deeltje heeft een bijbehorende golf; elk deeltje vertoont feitelijk golfachtig gedrag. Het deeltje is het meest waarschijnlijk te vinden op die plaatsen waar de golvingen van de golf het grootst of het meest intens zijn. Hoe intenser de golvingen van de bijbehorende golf worden, des te onduidelijker wordt de golflengte, die op zijn beurt het momentum van het deeltje bepaalt. Een strikt gelokaliseerde golf heeft dus een onbepaalde golflengte; het bijbehorende deeltje heeft, hoewel het een bepaalde positie heeft, geen bepaalde snelheid. Een deeltjesgolf met een goed gedefinieerde golflengte wordt daarentegen verspreid; het bijbehorende deeltje kan, hoewel het een vrij nauwkeurige snelheid heeft, bijna overal zijn. Een vrij nauwkeurige meting van een waarneembaar object houdt een relatief grote onzekerheid in bij het meten van het andere.
Het onzekerheidsprincipe wordt alternatief uitgedrukt in termen van het momentum en de positie van een deeltje. Het momentum van een deeltje is gelijk aan het product van zijn massa maal zijn snelheid. Het product van de onzekerheden in het momentum en de positie van een deeltje is dus gelijk aan h / (4π) of meer. Het principe is van toepassing op andere gerelateerde (geconjugeerde) paren waarneembare waarnemingen, zoals energie en tijd: het product van de onzekerheid in een energiemeting en de onzekerheid in het tijdsinterval waarin de meting wordt gedaan is eveneens gelijk aan h / (4π) of meer . Hetzelfde verband geldt, voor een onstabiel atoom of atoomkern, tussen de onzekerheid in de hoeveelheid uitgestraalde energie en de onzekerheid in de levensduur van het onstabiele systeem als het een overgang maakt naar een stabielere toestand.