Principiul incertitudinii, denumit și principiul incertitudinii Heisenberg sau principiul indeterminării, afirmație, articulat (1927) de către fizicianul german Werner Heisenberg, că poziția și viteza unui obiect nu pot ambele să fie măsurate exact, în același timp, chiar și în teorie. Însăși conceptele de poziție exactă și viteză exactă împreună, de fapt, nu au nicio semnificație în natură.
Encyclopædia Britannica, Inc. Vedeți toate videoclipurile pentru acest articol
Experiență obișnuită nu oferă niciun indiciu al acestui principiu. Este ușor de măsurat atât poziția, cât și viteza, să zicem, a unui automobil, deoarece incertitudinile implicate de acest principiu pentru obiectele obișnuite sunt prea mici pentru a fi observate. Regula completă stipulează că produsul incertitudinilor în poziție și viteză este egal sau mai mare decât o mică cantitate fizică sau constantă (h / (4π), unde h este constanta lui Planck sau aproximativ 6,6 × 10−34 joule-secundă ). Numai pentru masele extrem de mici de atomi și particule subatomice, produsul incertitudinilor devine semnificativ.
Orice încercare de a măsura cu precizie viteza unei particule subatomice, cum ar fi un electron, o va bate într-un mod imprevizibil, astfel încât o măsurare simultană a poziției sale să nu aibă valabilitate. Acest rezultat nu are nicio legătură cu insuficiențele instrumentelor de măsurare, tehnica sau observatorul; apare din legătura intimă din natură între particule și unde în domeniul dimensiunilor subatomice.
© MinutePhysics (A Britannica Publishing Partner) Vedeți toate videoclipurile pentru acest articol
Principiul incertitudinii apare din dualitatea undă-particulă. Fiecare particulă are o undă asociată cu ea; fiecare particulă prezintă de fapt un comportament asemănător undelor. Particula este cel mai probabil să se găsească în acele locuri unde ondulațiile undei sunt mai mari sau mai intense. Cu cât ondulațiile undei asociate devin mai intense, cu toate acestea, cu atât mai puțin definită devine lungimea de undă, care la rândul ei determină impulsul particulei. Deci, o undă strict localizată are o lungime de undă nedeterminată; particula sa asociată, deși are o poziție definită, nu are o anumită viteză. Pe de altă parte, o undă de particule având o lungime de undă bine definită este răspândită; particula asociată, deși are o viteză destul de precisă, poate fi aproape oriunde. O măsurare destul de precisă a unui observabil implică o incertitudine relativ mare în măsurarea celuilalt.
Principiul incertitudinii este exprimat alternativ în termeni de impuls și poziție a unei particule. Momentul unei particule este egal cu produsul masei sale de viteza sa. Astfel, produsul incertitudinilor în impuls și poziția unei particule este egal cu h / (4π) sau mai mult. Principiul se aplică altor perechi de observabile înrudite (conjugate), cum ar fi energia și timpul: produsul incertitudinii într-o măsurare a energiei și incertitudinea în intervalul de timp în care se efectuează măsurarea este, de asemenea, egal cu h / (4π) sau mai mult . Aceeași relație este valabilă, pentru un atom sau nucleu instabil, între incertitudinea în cantitatea de energie radiată și incertitudinea pe durata de viață a sistemului instabil, deoarece face o tranziție către o stare mai stabilă.