Zasada nieoznaczoności, zwana także zasadą nieoznaczoności Heisenberga lub zasadą nieokreśloności, stwierdzenie wyartykułowane (1927) przez niemieckiego fizyka Wernera Heisenberga, że położenie i prędkość obiektu nie mogą oba być mierzone dokładnie, w tym samym czasie, nawet w teorii. Same koncepcje dokładnej pozycji i dokładnej prędkości razem w rzeczywistości nie mają żadnego znaczenia.
Encyclopædia Britannica, Inc. Zobacz wszystkie filmy do tego artykułu
Zwykłe doświadczenie nie daje pojęcia o tej zasadzie. Łatwo jest zmierzyć zarówno położenie, jak i prędkość, powiedzmy, samochodu, ponieważ niepewności wynikające z tej zasady dla zwykłych obiektów są zbyt małe, aby można je było zaobserwować. Pełna reguła zakłada, że iloczyn niepewności położenia i prędkości jest równy lub większy niż niewielka wielkość fizyczna lub stała (h / (4π), gdzie h jest stałą Plancka, czyli około 6,6 × 10-34 dżuli-sekunda ). Iloczyn niepewności staje się znaczący tylko dla niezwykle małych mas atomów i cząstek subatomowych.
Każda próba dokładnego zmierzenia prędkości cząstki subatomowej, takiej jak elektron, obali ją o sposób nieprzewidywalny, tak że jednoczesny pomiar jego pozycji nie ma ważności. Wynik ten nie ma nic wspólnego z niedoskonałościami przyrządów pomiarowych, techniką lub obserwatorem; powstaje z intymnego związku w naturze między cząstkami i falami w wymiarze subatomowym.
© MinutePhysics (Partner wydawniczy Britannica) Zobacz wszystkie filmy wideo do tego artykułu
Zasada nieoznaczoności wynika z dualizmu falowo-korpuskularnego. Z każdą cząstką związana jest fala; każda cząstka faktycznie zachowuje się jak fale. Cząstka najprawdopodobniej znajduje się w tych miejscach, w których pofalowania fali są największe lub najbardziej intensywne. Jednak im bardziej intensywne stają się pofałdowania towarzyszącej fali, tym słabiej zdefiniowana staje się długość fali, która z kolei determinuje pęd cząstki. Zatem ściśle zlokalizowana fala ma nieokreśloną długość; związana z nią cząstka, chociaż ma określoną pozycję, nie ma określonej prędkości. Z drugiej strony fala cząstek o dobrze określonej długości fali jest rozproszona; powiązana cząstka, choć ma dość precyzyjną prędkość, może znajdować się prawie wszędzie. Dość dokładny pomiar jednego obserwowalnego wiąże się ze stosunkowo dużą niepewnością pomiaru drugiego.
Zasada nieoznaczoności jest alternatywnie wyrażana w postaci pędu i położenia cząstki. Pęd cząstki jest równy iloczynowi jej masy pomnożonej przez prędkość. Zatem iloczyn niepewności pędu i położenia cząstki jest równy h / (4π) lub więcej. Zasada ma zastosowanie do innych powiązanych (sprzężonych) par obserwabli, takich jak energia i czas: iloczyn niepewności pomiaru energii i niepewności w przedziale czasu, w którym wykonywany jest pomiar, również wynosi h / (4π) lub więcej . Ta sama zależność zachodzi w przypadku niestabilnego atomu lub jądra między niepewnością co do ilości wypromieniowanej energii a niepewnością dotyczącą czasu życia niestabilnego układu, który przechodzi do stabilniejszego stanu.