Квантова механика и вероятности
Основната идея на цялата квантова механика е, че всичко в света на частиците е описано само вероятностно. Например фотон преодолява плоча с два процепа. Невъзможно е да се отговори на въпроса през кой от двата процепа е преминал фотонът. Самата постановка на въпроса от гледна точка на квантовата механика е неправилна. Можем да говорим само за вероятностите фотон да премине през някой от прорезите.
Всякакви опити за измерване в квантовомеханичен експеримент водят до промяна в условията на самия експеримент. Например, ако поставим детектор и се опитаме да отговорим точно на въпроса през кой процеп е преминал фотонът, тогава ще се сблъскаме с проблем - интерференционната картина ще изчезне. Така детекторът повлия на хода на експеримента.
Неопределеността в квантовата механика се изразява с формулата и се нарича съотношение на неопределеността.
Има много начини да се обясни и разбере тази несигурност. Така например всеки път можем да кажем, че един фотон е отчасти вълна. Следователно позицията на вълната в пространството е донякъде замъглена, тъй като вълната не е точков обект. Може да се даде и друго по-илюстративно обяснение.
Представете си, че гледаме нещо под микроскоп. За да виждаме, имаме нужда от светлина, защото в тъмното не виждаме нищо. За тези, които някога са гледали нещо под микроскоп, те знаят, че колкото по-голямо е увеличението, толкова повече светлина може да е необходима. Сега си представете, че искаме да погледнем атом под микроскоп. Веднага след като го осветим, част от електроните ще се отделят под действието на фотоелектричния ефект и ние вече няма да видим атома, който е бил в тъмното. Още по-лошо е положението с елементарните частици. Веднага щом осветим един електрон, той веднага ще промени оригинала сисъстояние. Това разсъждение още веднъж потвърждава връзката на неопределеността.
Отношението на неопределеността прави квантовата механика напълно различна от класическата механика. Тук вече не можем точно да определим координатите и импулса на тялото. Освен това в квантовата механика вече няма такова нещо като траектория! Как можете да си го представите. Оказва се, че е доста лесно. По същество ние никога не наблюдаваме никаква траектория, има само взаимодействие. Наистина, поставяме детектор и можем да открием електрон. Поставяме го на друго място и можем да го открием там. Но е абсолютно невъзможно да се каже къде се намира електронът и как се е движил между тези два детектора. Можете само да изчислите вероятността да намерите електрон на едно или друго място.
Остава само един въпрос за разбиране. Какво се случва с макротелата? Защо прилагаме квантовите закони за микрообектите, а класическите за макрообектите? Всичко се дължи на малката константа на Планк. Така че съотношението на несигурност дори за песъчинка е незначително и следователно, приблизително, можем да кажем, че нейните координати и импулс могат да бъдат измерени точно. Съществува и дуалност вълна-частица за песъчинка, но вълновите свойства в нея се проявяват толкова слабо, че не могат да бъдат открити по никакъв начин.