اصل عدم قطعیت به زبان ساده؛ اگر این قانون عجیب نبود، خورشید همین ثانیه می‌مرد!

برای قرن‌ها، فیزیک‌دانان خیالشان راحت بود. دنیایی که نیوتن ساخته بود، مثل یک ساعت مکانیکی غول‌پیکر و بی‌نقص کار می‌کرد. همه چیز منظم بود؛ مثل یک صفحه شطرنج که جای هر مهره و مسیر حرکتش کاملا مشخص است.

این اطمینان به جایی رسید که ریاضی‌دانی به نام لاپلاس، ادعای بزرگی کرد. او گفت: «تصور کنید موجودی هوشمند (که به شیطان لاپلاس معروف شد) وجود داشته باشد که جای دقیق و سرعت تمام ذرات جهان را در همین لحظه بداند. این موجود می‌تواند با یک حساب‌وکتاب ساده، تمام آینده را پیش‌بینی کند و گذشته را هم مثل کف دست ببیند.» در جهان‌بینی آن‌ها که جبرگرایی کلاسیک نامیده می‌شود، «شاید» و «اما» وجود نداشت و همه چیز قطعی بود.

اما در فوریه ۱۹۲۷، جوان ۲۶ ساله‌ای به نام ورنر هایزنبرگ نشان داد که طبیعت آن‌قدرها هم که فکر می‌کردیم، رو راست نیست.

هایزنبرگ اصلی را معرفی کرد که به «عدم قطعیت» معروف شد. براساس این اصل، در دنیای اتم‌ها، شما هیچ‌وقت نمی‌توانید هم‌زمان بفهمید یک ذره «دقیقا کجاست» و «با چه سرعتی می‌رود». نه اینکه ابزارهای ما ضعیف باشند، بلکه خودِ طبیعت اجازه نمی‌دهد.

جهان در بنیادی‌ترین سطحش، مثل یک عکس تار است. برخلاف تصور قدیمی‌ها، طبیعت نه‌تنها تاس می‌اندازد، بلکه گاهی تاس‌ها را جایی پنهان می‌کند که هیچ‌کس نتواند نتیجه را ببیند. این یعنی پایان دوران ساعت دقیق نیوتنی و شروع عصر احتمالات.

PBS

بیایید کمی دقیق‌تر شویم. اصل عدم قطعیت (Uncertainty Principle) دقیقاً چه می‌گوید؟ این اصل بیان‌گر رابطه‌ی تنگاتنگ و عجیبی بین دو ویژگی حیاتی هر ذره است: مکان (x) یعنی اینکه ذره دقیقاً کجاست و تکانه (p) به این معنی است که ذره با چه سرعتی و به کدام سو می‌رود.

در دنیای روزمره، دانستن هر دوی این‌ها کار ساده‌ای به‌نظر می‌رسد، همان‌طور که پلیس بزرگراه هم‌زمان موقعیت خودروی شما و سرعتش را ثبت می‌کند. اما وقتی وارد دنیای ریز کوانتومی می‌شویم، طبیعت ما را وارد یک معامله‌ی اجباری می‌کند.

اگر تصمیم بگیرید بفهمید توپ دقیقاً کجاست، باید سرعت شاتر دوربین را روی سریع‌ترین حالت ممکن (مثلاً یک‌هزارم ثانیه) تنظیم کنید. نتیجه، عکسی شفاف و فریز شده است که مکان دقیق توپ را نشان می‌دهد.

ولی تعیین مکان هزینه‌ی خاص خودش را دارد: با نگاه‌کردن به این تصویر ساکن، تمام اطلاعات مربوط به «تکانه» را از دست داده‌اید. معلوم نیست توپ چقدر سرعت داشته یا به کدام سو می‌رفته است.