Heisenbergs usikkerhetsrelasjon

Heisenbergs usikkerhetsprinsipp eller uskarphetsrelasjon, prinsippet om at det er en grense for hvor nøyaktig man kan måle atomære størrelser. 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 (Plancks konstant, h, dividert med 2π).

Som eksempel på komplementære størrelser kan nevnes 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 av en partikkel og tiden for energibestemmelsen er komplementære størrelser. Da 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, som først ble formulert av Werner Heisenberg i 1927, uttaler seg om usikkerhet i måleobservasjoner, har den ingenting å gjøre med at observasjonene eller instrumentene ikke er nøyaktige nok, men er ifølge kvantemekanikken en konsekvens av eller et uttrykk for grunnleggende prinsipper i naturen. Den setter derfor også en grense for den menneskelige erkjennelse av naturen. Denne antagelse, 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.