Hva er kvanteusikkerhet?

Kvanteusikkerhet, eller mer formelt Heisenbergs usikkerhetsprinsipp, er et funn i kvantefysikk som sier at man ikke samtidig kan vite den nøyaktige posisjonen og den eksakte momentumet til en enkelt partikkel. Usikkerhetsprinsippet gir også matematisk presise (kvantitative) tillitsgrenser for målinger. I hovedsak, jo mer presist du vil vite den ene verdien, desto mer nøyaktighet må du ofre når du måler den andre.

På grunn av sin tilknytning til kvantemekanikkrevolusjonen har kvanteusikkerhet en varig plass i populærkulturen, der den ofte tolkes feil. Kvanteusikkerhet i filmer og filmer brukes noen ganger feil for å referere til store gjenstander, når det egentlig bare gjelder partikler. I tillegg presenteres ideen om kvanteusikkerhet ofte på en mystisk måte, uten å nevne at konseptet går hånd i hånd med presise kvantitative tillitsgrenser, som ikke er så mystiske.

Forestillingen om kvanteusikkerhet forårsaket en ulykke på begynnelsen av det 20. århundre, da fysikere prøvde å finne ut detaljene i kvanteteorien gjennom motstridende tolkninger. Neils Bohr og mange andre fysikere tok til orde for København-tolkningen, som sier at universet er grunnleggende uklar på det laveste nivået, beskrevet av sannsynlighetsfordelinger snarere enn deterministisk koblede, veldefinerte tilstander. Werner Heisenberg, som avledet usikkerhetsprinsippet fra kvanteteoriens matematiske struktur, tok også til orde for København-tolkningen. Albert Einstein sa imidlertid ikke, og berømt sa at "Gud spiller ikke terninger".

Teorien om kvanteusikkerhet, til tross for at den er pakket med matematisk presise tillitsgrenser, er virkelig ganske mystisk. Det er fremdeles uenigheter i fysikkmiljøet om hvorvidt København-tolkningen uunngåelig følger av kvantesikkerhet. Det moderne alternativet til tolkningen i København er Many Worlds tolkning av kvantemekanikk, som hevder at virkeligheten faktisk er deterministisk.

I sammenheng med den store suksessen til Newtonsk mekanikk i mer enn et århundre tidligere, var fysikere veldig tilbakeholdne med å gi fra seg deterministiske teorier uten utrolig overbevisende bevis. Så de forsøkte å komme med "skjulte variable" teorier, som prøvde å forklare kvanteusikkerhet som en egenskap på høyt nivå som kommer ut av mer grunnleggende deterministiske interaksjoner. Imidlertid fant et funn kalt Bells ulikhet at lokale skjulte variabelle teorier ikke kunne brukes for å beskrive kvanteusikkerhet uten å postulere raskere enn lys-korrelasjoner mellom alle partikler i universet. Imidlertid foreslås fortsatt ikke-lokaliserte skjulte variabelleorier for å forklare et deterministisk fundament bak kvanteusikkerhet.