بظل أعمال نيوتن ومن سبقوه وتبعوه، بات الكون آلة عظيمة، كل شيء فيها قائم على السبب والمفعول، حيث لا مكان للمصادفة فيه. إن القوانين التي نمتلكها تتيح لنا معرفة حركة أكبر المجرات إلى اصغر الذرات في المستقبل، فقط إذا ما علمنا شروط حركتها الابتدائية، من حيث المبدأ على الأقل.

لكن هايزنبيرغ تحدى ذلك، ووضع مبدأ غير به صورة تلك الآلة الكونية إلى الأبد. ينص ذلك المبدأ على التالي: لا يمكن تحديد موقع واندفاع جسيم ما في وقت واحد، وكلما رصدت أحدهما بدقة أكبر كان على حساب الأخر بنفس الدقة أي كلما اقتربت من القيمة الحقيقية للموقع، كلما ابتعدت عن قيمة كمية الدفع بقدر اقترابك من معرفة الموقع. لكن كيف يكون ذلك؟

إذا أردنا أن نشاهد أي شيء فعلينا أن نسلط عليه ضوء، حيث يصطدم الضوء بالجسم وينعكس على عينينا فتتم عملية الرؤية. لكن إذا أردنا أن نشاهد إلكترون داخل الذرة فماذا نفعل؟ أيضا نسلط عليه ضوء، لكن المشكلة تظهر هنا فالإلكترون ليس بالجسم الكبير، لذلك سنحتاج إلى مجهر حتى نرى الإلكترون، ولكن المجهر ليس سوى تكبير للصورة بالتقاط الأشعة التي كانت ذاهبة في الأصل باتجاهات شتى. لكي نرى الصورة بشكل واضح يجب استخدام مجهر ذي عدسة عريضة، وطول موجي قصير جدا، لكن يجب عليك بالمقابل أن تدفع ثمن فقد المعلومات عن ارتداد الإلكترون. فعندما نستخدم طول موجة قصير، يؤدي ذلك إلى زيادة في كمية دفع الفوتون، وبالتالي سيضرب الفوتون الإلكترون بعنف شديد، وهذا يؤدي إلى فقد المعلومات عن كمية دفعه. فالفوتون بعد أن يصطدم بالإلكترون بإمكانه أن يدخل العدسة من أي نقطة. الآن، إذا أردنا أن نحسب كمية دفع الإلكترون بدقة، سنستخدم عدسة ضيقة، مع طول موجي طويل، لكن هذا سيؤدي إلى صورة مجهرية ضبابية، وبالتالي سنفقد المعلومات عن موضع الإلكترون.

الخلاصة هي أنك لا تستطيع تحديد موقع واندفاع الإلكترون في وقت واحد مهما فعلت. لقد عبر هايزنبيرغ عن ذلك رياضيا بعلاقته الشهيرة:

حيث _xΔ نسبة اللايقين أو الخطأ في الموقع، وΔ_p نسبة اللايقين في الدفع. ويطلق على هذا المبدأ اسم (مبدأ عدم اليقين) Uncertainty Principle.

إلى هنا يجب على القارئ أن ينتبه بأنه لا توجد أي طريقة لرصد الإلكترون مباشرة، كأن تقول انه هنا أو هناك، إن أفضل ما تستطيع قوله هو أين كان وليس بالضبط.

نكرر قولنا هنا مرة أخرى عند اكتشاف كل نظرية تتعلق بثابت بلانك، فمبدأ عدم التحديد لا يتم تطبيقه على الأنظمة العيانية، فهو ذو تأثير فقط في حالة الجسيمات الذرية. أما في الأجسام العادية فيصبح تقريبا  أي توجد نسبة خطأ صغيرة جدا جدا وبالتالي يمكن اهمالها، بذلك يصبح المبدأ في الحالة الكلاسيكية كالتالي:

ولكن في الحالة الكمية كما رأينا يكون الناتج أكبر أو يساوي ثابت وهو/2 ħ

مواضيع ذات صلة

Equipartition and the quantum oscillator

philosophical implications of quantum mechanics

Crystal diffraction

Measurement of position and momentum

Probability wave amplitudes

The uncertainty principle

First principles of quantum mechanics

Watching the electrons

An experiment with electrons

An experiment with waves

An experiment with bullets

Chance and likelihood