Was ist Quantenunsicherheit?
Quantenunsicherheit, oder genauer gesagt das Heisenbergsche Unschärferelation-Prinzip, ist ein Ergebnis der Quantenphysik, das besagt, dass man nicht gleichzeitig die genaue Position und den genauen Impuls eines einzelnen Teilchens kennen kann. Das Unsicherheitsprinzip gibt auch mathematisch genaue (quantitative) Konfidenzgrenzen für Messpaare vor. Je genauer Sie einen Wert kennen möchten, desto genauer müssen Sie die anderen Werte messen.
Aufgrund ihrer Assoziation mit der Revolution der Quantenmechanik hat die Quantenunsicherheit einen dauerhaften Platz in der Populärkultur, wo sie häufig falsch interpretiert wird. Quantenunsicherheit in Filmen und Filmen wird manchmal fälschlicherweise verwendet, um auf große Objekte zu verweisen, wenn sie wirklich nur auf Partikel zutrifft. Auch die Idee der Quantenunsicherheit wird oft auf mysteriöse Weise dargestellt, ohne dass erwähnt wird, dass das Konzept mit präzisen quantitativen Vertrauensgrenzen einhergeht, die nicht so mysteriös sind.
Der Begriff der Quantenunsicherheit sorgte zu Beginn des 20. Jahrhunderts für Aufruhr, als Physiker versuchten, die Einzelheiten der Quantentheorie durch widersprüchliche Interpretationen herauszuarbeiten. Neils Bohr und viele andere Physiker befürworteten die Kopenhagener Interpretation, die besagt, dass das Universum auf der untersten Ebene von Grund auf verschwommen ist, beschrieben durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen und nicht durch deterministisch verknüpfte, genau definierte Zustände. Auch Werner Heisenberg, der das Unsicherheitsprinzip aus der mathematischen Struktur der Quantentheorie ableitete, sprach sich für die Kopenhagener Interpretation aus. Albert Einstein sagte jedoch nicht "Gott würfelt nicht".
Die Theorie der Quantenunsicherheit ist, obwohl sie mit mathematisch präzisen Konfidenzgrenzen gepackt ist, wirklich sehr mysteriös. In der Fachwelt der Physiker gibt es immer noch Meinungsverschiedenheiten darüber, ob die Kopenhagener Interpretation zwangsläufig aus der Quantensicherheit folgt. Die zeitgenössische Alternative zur Kopenhagener Interpretation ist die Many Worlds-Interpretation der Quantenmechanik, die besagt, dass die Realität tatsächlich deterministisch ist.
Angesichts des großen Erfolgs der Newtonschen Mechanik vor mehr als einem Jahrhundert zögerten die Physiker sehr, deterministische Theorien ohne unglaublich überzeugende Beweise aufzugeben. Deshalb versuchten sie, "Hidden Variable" -Theorien zu entwickeln, die versuchten, die Quantenunsicherheit als eine Eigenschaft auf hoher Ebene zu erklären, die aus grundlegenderen deterministischen Wechselwirkungen hervorgeht. Eine Entdeckung namens Bell's Ungleichung ergab jedoch, dass Theorien lokaler versteckter Variablen nicht zur Beschreibung der Quantenunsicherheit verwendet werden konnten, ohne dass Korrelationen zwischen allen Teilchen im Universum postuliert wurden, die schneller als Licht waren. Es werden jedoch immer noch nichtlokale Hidden-Variable-Theorien vorgeschlagen, um eine deterministische Grundlage für die Quantenunsicherheit zu erklären.