עקרון האי־ודאות של הייזנברג הוא חוק בסיסי במכניקת הקוונטים. הוא קובע שלערכים סטטיסטיים של גדלים כמו מיקום ותנע יש גבול מדידתי: ככל שסטיית התקן (מדד לפיזור הערכים) של המיקום קטנה יותר, סטיית התקן של התנע תהיה גדולה יותר, ולהפך. את הגבול קובע קבוע פלאנק. הפרסום של הייזנברג ב־1927 הציג רעיון זה והוא חשוב במיוחד עבור אטומים וחלקיקים תת־אטומיים, כי כן קבוע פלאנק קטן מאד ולכן ההשפעה נראית רק בקנה מידה זעיר. בגופים גדולים האי־ודאות הזו זניחה לעומת שגיאות מדידה רגילות, ולכן בפיזיקה קלאסית לא מרגישים אותה.
עיקרון זה חל על זוגות של משתנים מדידים שמקיימים יחס מתמטי מיוחד. כלומר: אם אחד ממצביהם מוגדר בדיוק רב, השני מוגדר פחות בדיוק. דוגמה מוכרת היא מיקום, תנע (תנע = מסה כפול מהירות). יש גם בלבול בין העיקרון הזה לבין אפקט הצופה או בעיית המדידה, שקשורים לכך שהמדידה עצמה יכולה לשנות את האובייקט. עקרון הייזנברג לא נובע מחוסר כלים אלא מתכונת הטבע.
ניתוח מתמטי מוביל לנוסח הפשוט:
Δx Δp_x ≥ ħ/2 = h/(4π)
כאן Δx היא סטיית התקן של המיקום ו־Δp_x של התנע.
לזוג אופרטורים שאינם חילופיים (אופרטורים הם פעולות מתמטיות; "אינם חילופיים" פירושו AB−BA≠0) יש אי־ודאות כללית:
(1/2) |⟨[A,B]⟩| ≤ ΔA ΔB.
יש גם ביטוי שמקשר בין אנרגיה לזמן, שנוסחו שונה כי זמן אינו אופרטור.
הרעיון שהתכונתיות הזו של הטבע לא ניתנת לביטול הביאה לדיונים פילוסופיים עמוקים. עקרון האי־ודאות מוזכר בספרות ובקולנוע; למשל הדמות "הייזנברג" בסדרה Breaking Bad. הייזנברג עצמו שלא אהב שהמונח "אי־ודאות" מבלבל מבחינה לשון, כי הכוונה היא להגבלה על דיוק המדידות ולא לחוסר ידיעה פשוט.
עקרון האי־ודאות של הייזנברג אומר שאי אפשר למדוד מיקום ותנע של חלקיק בדיוק רב בו זמנית. תנע זה כמה החלקיק נע, למשל אלקטרון. החוק פורסם ב־1927 על ידי ורנר הייזנברג.
אם מודדים את המיקום בדיוק גדול, המידע על התנע ייהיה פחות מדויק. ההפך נכון גם כן. זה קורה בעיקר בחלקיקים קטנים כמו אלקטרונים ואטומים. בחפצים גדולים התופעה לא נראית.
יש נוסח מתמטי שמראה גבול לכמה אפשר למדוד יחד.
הרעיון השפיע על פילוסופיה וסיפורת. למשל, בסדרה Breaking Bad הדמות משתמשת בשם "הייזנברג".
הייזנברג התעכב על השם "אי־ודאות", כי הכוונה היא להגבלה טבעית על הדיוק במדידות.
תגובות גולשים