Co je kvantová nejistota?

Kvantová nejistota, nebo více formálně, Heisenberg princip nejistoty, je nález v kvantové fyzice, který říká, že jeden nemůže současně poznat přesnou polohu a přesnou hybnost jedné částice. Princip nejistoty také poskytuje matematicky přesné (kvantitativní) meze spolehlivosti pro dvojice měření. V podstatě platí, že čím přesně chcete znát jednu hodnotu, tím větší přesnost musíte obětovat při měření druhé.

Kvůli jeho spojení s revolucí v kvantové mechanice má kvantová nejistota trvalé místo v populární kultuře, kde je často nesprávně interpretována. Kvantová nejistota ve filmech a filmech je někdy nesprávně používána pro označení velkých objektů, když se to skutečně týká pouze částic. Myšlenka kvantové nejistoty je také často představována záhadným způsobem, aniž by bylo zmíněno, že tento koncept jde ruku v ruce s přesnými mezemi kvantitativní důvěry, které nejsou tak záhadné.

Představa o kvantové nejistotě způsobila ránu na počátku 20. století, kdy se fyzici snažili pomocí protichůdných interpretací zpracovat podrobnosti kvantové teorie. Neils Bohr a mnoho dalších fyziků obhajovalo kodaňskou interpretaci, která uvádí, že vesmír je zásadně nejasný na nejnižší úrovni, popsaný spíše distribucí pravděpodobnosti než deterministicky spojenými, dobře definovanými státy. Werner Heisenberg, který odvodil princip nejistoty z matematické struktury kvantové teorie, obhajoval kodaňskou interpretaci. Albert Einstein to však neučinil, skvěle řekl: „Bůh nehraje na kostky“.

Teorie kvantové nejistoty, navzdory tomu, že je plná matematicky přesných mezí spolehlivosti, je skutečně docela záhadná. Ve fyzikální komunitě stále existují neshody ohledně toho, zda kodaňská interpretace nevyhnutelně vyplývá z kvantové jistoty. Současnou alternativou kodaňské interpretace je interpretace kvantové mechaniky Mnoho světů, která tvrdí, že realita je ve skutečnosti deterministická.

V souvislosti s velkým úspěchem newtonské mechaniky před více než stoletím se fyzici velmi zdráhali vzdát se deterministických teorií bez neuvěřitelně přesvědčivých důkazů. Pokusili se tedy přijít s „skrytými proměnnými“ teoriemi, které se pokusily vysvětlit pryč kvantovou nejistotu jako vlastnost na vysoké úrovni, která vychází z podstatnějších deterministických interakcí. Avšak nález zvaný Bellova nerovnost zjistil, že lokální skryté proměnné teorie nemohly být použity k popisu kvantové nejistoty bez postulování rychlejších než světelných korelací mezi všemi částicemi ve vesmíru. Nicméně, nelokální skryté proměnné teorie jsou stále navrhovány vysvětlit deterministický základ za kvantovou nejistotou.