Heisenbergs ubestemthedsrelationer
Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Heisenbergs ubestemthedsrelationer udtrykker en overraskende egenskab ved naturen, nemlig at der om visse par af fysiske størrelser gælder at man ikke samtidig kan kende deres værdier med vilkårlig nøjagtighed. Relationerne er opkaldte efter Werner Heisenberg, som var en af kvantemekanikkens grundlæggere.
En af Heisenbergs ubestemthedsrelationer udtaler sig om sted og bevægelsesmængde. Hvis det om en partikel vides at den befinder sig "her", er partiklens bevægelsesmængde til gengæld fuldstændig ubestemt. Hvis omvendt partiklens bevægelsesmængde er meget nøjagtigt bestemt (f.eks. fordi partiklen ligger stille), er dens position tilsvarende ubestemt. Ubestemthed er en uomgængelig del af naturen, ikke blot et udtryk for menneskelig uformåen eller uvidenhed.
Udtrykt matematisk antager ubestemthedsrelationen for sted (x) og bevægelsesmængde (px) form af en ulighed: 
, hvor h er Plancks konstant, og hvor δx og δpx betegner ubestemtheden for hhv. sted og bevægelsesmængde i x-retningen. Tilsvarende relationer gælder for δy og δpy hhv. δz og δpz. Andre ubestemthedsrelationer er pålagt de fysiske variable energi og tid hhv. impulsmoment og vinkel.
Plancks konstant angiver grænsen for hvornår den klassiske mekanik må erstattes af en kvantemekanisk naturbeskrivelse, nemlig når den virkning som knytter sig til et fænomen er af samme størrelsesorden som h eller mindre. Dette skift falder almindeligvis sammen med overgangen mellem makroskopisk og mikroskopisk, og det er forklaringen på at ubestemthed ikke observeres i hverdagen. Ubestemthed er nemlig en direkte konsekvens af den grundlæggende partikel-bølge-dualitet som ytrer sig på (sub)atomart niveau. Det er f.eks. ubestemthed som tillader eksistensen af de virtuelle partikler som formidler den stærke kernekraft og på den måde binder nukleonerne til hinanden i atomkerner. De kraftbærende partikler opstår ud af intet, men repræsenterer som ifølge Einsteins masse-energi-ækvivalensprincip en vis energi; energien "lånes" i et kort tidsrum, kortere jo større energien er, hvilket også er forklaringen på kraftens korte rækkevidde. En anden konsekvens er at al bevægelse ikke er ophørt ved 0 K i strid med den gængse definition af det absolutte nulpunkt for temperatur. I så fald ville nemlig både sted og bevægelsesmængde være kendt med vilkårlig nøjagtighed. Den resulterende nulpunktsbevægelse kan ignoreres ved stuetemperatur, men spiller en voksende rolle jo mere man nærmer sig 0 K.
