Heisenbergs usikkerhetsrelasjon

Heisenbergs usikkerhetsrelasjon er prinsippet om at det er en grense for hvor nøyaktig man kan måle atomære størrelser. Dette prinsippet ble først formulert av Werner Heisenberg i 1927.

Mer eksakt sier usikkerhetsrelasjonen at det til enhver størrelse i kvantemekanikken finnes en annen, såkalt komplementær størrelse, og at to komplementære størrelser aldri kan bestemmes helt nøyaktig samtidig i samme eksperiment. Produktet av måleusikkerheten i de to størrelsene kan aldri bli mindre enn ℏ/2 (Plancks konstant, h, dividert med 4π).

Et eksempel på komplementære størrelser er en partikkels posisjon, x, og dens bevegelsesmengde, p = mv, hvor m er massen og v hastigheten til partikkelen. Av usikkerhetsrelasjonen følger at usikkerheten i en stedsbestemmelse, Δx, og en samtidig hastighetsbestemmelse, Δv, alltid må være større enn ℏ/m.

Også energien til en partikkel og tiden for energibestemmelsen er komplementære størrelser.

Siden ℏ er en meget liten størrelse (ℏ = 1,054·10^–34 joule · sekund), spiller usikkerhetsrelasjonen ingen rolle ved praktiske målinger i dagliglivet, men kan observeres ved undersøkelser innen atom- og kjernefysikken.

Selv om Heisenbergs usikkerhetsrelasjon uttaler seg om usikkerhet i måleobservasjoner, har den ingenting å gjøre med at observasjonene eller instrumentene ikke er nøyaktige nok. Ifølge kvantemekanikken er relasjonen en konsekvens av eller et uttrykk for grunnleggende prinsipper i naturen. Den setter derfor også en grense for den menneskelige erkjennelse av naturen.

Denne antagelsen, som blant andre Niels Bohr var talsmann for og trakk filosofiske konsekvenser av, har vært dratt i tvil både av en del av hans samtidige, blant andre Albert Einstein, og av senere fysikere, men ingen av dem har klart å motbevise antagelsen.