โดย คลารา Moskowitz เผยแพร่ 25 กุมภาพันธ์ 2012 เซ็กซี่บาคาร่า อิเล็กตรอนที่ผูกติดอยู่กับอะตอมบางครั้งสามารถหลบหนีได้แม้ว่าพวกมันจะขาดพลังงานที่จําเป็นผ่านปรากฏการณ์ที่เรียกว่าอุโมงค์ควอนตัม (เครดิตภาพ: ดรีมไทม์)
หนึ่งในหลักการทางฟิสิกส์ที่ยกมาบ่อยที่สุด แต่เข้าใจน้อยที่สุดคือหลักการความไม่แน่นอน
สูตรโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Werner Heisenberg ในปี 1927 กฎระบุว่ายิ่งคุณวัดตําแหน่งของ
อนุภาคได้แม่นยํามากเท่าไหร่คุณก็จะสามารถกําหนดโมเมนตัมของมันได้อย่างแม่นยําน้อยลงเท่านั้นและในทางกลับกันหลักการนี้มักถูกเรียกออกมานอกขอบเขตของฟิสิกส์เพื่ออธิบายว่าการสังเกตบางสิ่งเปลี่ยนแปลงสิ่งที่กําลังสังเกตได้อย่างไร หรือเพื่อชี้ให้เห็นว่ามีข้อจํากัดว่าเราจะเข้าใจจักรวาลได้ดีเพียงใดในขณะที่รายละเยดปลีกย่อยของหลักการความไม่แน่นอนมักจะหายไปกับผู้ที่ไม่ใช่นักฟิสิกส์ แต่ปรากฎว่าความคิดนี้มักถูกเข้าใจผิดโดยผู้เชี่ยวชาญเช่นกัน แต่การทดลองเมื่อเร็ว ๆ นี้ให้ความกระจ่างใหม่เกี่ยวกับคติพจน์และนําไปสู่สูตรใหม่ที่อธิบายว่าหลักการความไม่แน่นอนทํางานอย่างไร
หลักการความไม่แน่นอนใช้เฉพาะในขอบเขตเชิงกลควอนตัมของขนาดเล็กมากบนเกล็ดของอนุภาคย่อยอะตอม ตรรกะของมันทําให้จิตใจมนุษย์งวยซึ่งปรับตัวให้เข้ากับโลกมหภาคซึ่งการวัดจะถูก จํากัด ด้วยคุณภาพของเครื่องมือของเราเท่านั้น
แต่ในโลกด้วยกล้องจุลทรรศน์มีข้อ จํากัด อย่างแท้จริงว่าเราสามารถรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุได้มากแค่ไหนตัวอย่างเช่นหากคุณทําการวัดเพื่อค้นหาว่าอิเล็กตรอนอยู่ที่ไหนคุณจะสามารถเข้าใจได้ว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่เร็วแค่ไหน หรือคุณอาจเลือกที่จะกําหนดโมเมนตัมของอิเล็กตรอนอย่างแม่นยําพอสมควร แต่จากนั้นคุณจะมีความคิดที่คลุมเครือเกี่ยวกับตําแหน่งของมัน [กราฟิก: อธิบายอนุภาคที่เล็กที่สุดของธรรมชาติ]
เดิมทีไฮเซนเบิร์กอธิบายข้อ จํากัด โดยใช้การทดลองทางความคิด ลองนึกภาพแสงที่ส่องแสงที่อิเล็กตรอนที่กําลังเคลื่อนที่ เมื่อโฟตอน, หรืออนุภาคของแสง, กระทบอิเล็กตรอน, มันจะเด้งกลับและบันทึกตําแหน่งของมัน, แต่ในกระบวนการทําเช่นนั้น, มันทําให้อิเล็กตรอนเตะ, จึงเปลี่ยนความเร็วของมัน.
ความยาวคลื่นของแสงเป็นตัวกําหนดว่าการวัดสามารถทําได้อย่างแม่นยําเพียงใด ความยาวคลื่นที่เล็กที่สุดของแสง, เรียกว่าแสงรังสีแกมมา, สามารถทําการวัดที่แม่นยําที่สุด, แต่ก็ยังมีพลังงานมากที่สุด, ดังนั้นโฟตอนรังสีแกมมาที่ส่งผลกระทบจะส่งเตะที่แข็งแกร่งขึ้นไปยังอิเล็กตรอน, จึงรบกวนโมเมนตัมของมันมากที่สุด.แม้ว่าจะไม่ได้ให้การหยุดชะงักของโมเมนตัมของอิเล็กตรอนมากนัก แต่ความยาวคลื่นของแสงที่ยาวขึ้นจะไม่อนุญาตให้มีการวัดที่แม่นยํา
ลูกหินและลูกบิลเลียด”ในช่วงแรก ๆ ของกลศาสตร์ควอนตัม ผู้คนตีความความสัมพันธ์ที่ไม่แน่นอนในแง่
ของปฏิกิริยาย้อนกลับของกระบวนการวัด” Georg Sulyok นักฟิสิกส์จากสถาบันฟิสิกส์ปรมาณูและ Subatomic ในออสเตรียกล่าว “แต่คําอธิบายนี้ไม่ถูกต้อง 100 เปอร์เซ็นต์”Sulyok ทํางานร่วมกับทีมวิจัยนําโดยนักฟิสิกส์ Masanao Ozawa จากมหาวิทยาลัยนาโกย่าของญี่ปุ่นและ Yuji Hasegawa จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเวียนนาในออสเตรียเพื่อคํานวณและทดลองแสดงให้เห็นว่าหลักการความไม่แน่นอนเกิดจากผลกระทบของการวัดมากน้อยเพียงใดและเท่าใดก็เกิดจากความไม่แน่นอนของควอนตัมพื้นฐานของอนุภาคทั้งหมด
ในกลศาสตร์ควอนตัม อนุภาคไม่สามารถคิดได้ว่าเป็นลูกหินหรือลูกบิลเลียด ซึ่งเป็นวัตถุขนาดเล็กที่มีความแตกต่างทางกายภาพซึ่งเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางตรงจากจุด A ไปยังจุด B แต่อนุภาคสามารถทําตัวเหมือนคลื่นและสามารถอธิบายได้ในแง่ของความน่าจะเป็นที่พวกมันอยู่ที่จุด A หรือจุด B หรือที่ไหนสักแห่งในระหว่างนั้นนี่เป็นเรื่องจริงของคุณสมบัติอื่น ๆ ของอนุภาคเช่นโมเมนตัมพลังงานและการหมุน
ลักษณะความน่าจะเป็นของอนุภาคนี้หมายความว่าจะมีความไม่แม่นยําในการวัดควอนตัมใด ๆ เสมอไม่ว่าการวัดนั้นจะรบกวนระบบที่วัดได้เพียงเล็กน้อยก็ตาม”สิ่งนี้ไม่เกี่ยวข้องกับข้อผิดพลาดหรือการรบกวนเนื่องจากกระบวนการวัด แต่เป็นคุณสมบัติพื้นฐานพื้นฐานที่อนุภาคเชิงกลควอนตัมทุกชิ้นมี” Sulyok “เพื่ออธิบายความไม่แน่นอนพื้นฐานพร้อมกับข้อผิดพลาดในการวัดและการรบกวนทั้งอนุภาคและอุปกรณ์วัดในการวัดต่อเนื่องจะต้องได้รับการปฏิบัติในกรอบของทฤษฎีควอนตัม”การคํานวณความไม่แน่นอนเพื่อทดสอบว่าคุณสมบัติพื้นฐานนี้ก่อให้เกิดความไม่แน่นอนโดยรวมมากน้อยเพียงใดนักวิจัยได้คิดค้นการตั้งค่าการทดลองเพื่อวัดการหมุนของนิวตรอนในสองทิศทางตั้งฉาก ปริมาณเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องกันเช่น เซ็กซี่บาคาร่า
