हाइजेनबर्ग अनिश्चितता सिद्धांत भौतिकी में सबसे प्रसिद्ध (और शायद सबसे गलत समझा गया) विचारों में से एक है। यह भौतिक सिद्धांत कहता है कि क्वांटम कणों के व्यवहार के बारे में हम जो कुछ भी जान सकते हैं उसकी एक मूलभूत सीमा है और इसलिए, प्रकृति के सबसे छोटे पैमाने। इन पैमानों में से, हम जितना अधिक करने की उम्मीद कर सकते हैं, वह यह है कि चीजें कहां हैं और वे कैसे व्यवहार करेंगे, इसकी संभावनाओं की गणना करें। इसहाक न्यूटन के घड़ियों के ब्रह्मांड के विपरीत, जहां सब कुछ स्पष्ट नियमों का पालन करता है कि कैसे आगे बढ़ना है (और यदि आप प्रारंभिक स्थितियों को जानते हैं तो भविष्यवाणी करना आसान है), अनिश्चितता सिद्धांत क्वांटम सिद्धांत में भ्रम के स्तर को सुनिश्चित करता है।

वर्नर हाइजेनबर्ग का सरल विचार हमें बताता है कि परमाणु क्यों फटते नहीं हैं, सूर्य कैसे चमकता है, और, अजीब तरह से, अंतरिक्ष का निर्वात वास्तव में खाली नहीं है।

अनिश्चितता सिद्धांत का एक प्रारंभिक अवतार हाइजेनबर्ग द्वारा 1927 में एक पेपर में दिखाई दिया , उस समय कोपेनहेगन में नील्स बोह्र के संस्थान में काम कर रहे एक जर्मन भौतिक विज्ञानी, "क्वांटम सैद्धांतिक कीनेमेटीक्स और यांत्रिकी की अवधारणात्मक सामग्री पर" शीर्षक। समीकरण का सबसे प्रसिद्ध रूप कुछ साल बाद आया, जब उन्होंने बाद के व्याख्यानों और लेखों में अपने विचारों को और परिष्कृत किया। परमाणुओंव्यवहार किया, जिसे पिछले दशक में नील्स बोह्र, पॉल डिराक और इरविन श्रोडिंगर सहित कई भौतिकविदों द्वारा विकसित किया गया था। इसके कई विपरीत विचारों के बीच, क्वांटम सिद्धांत ने प्रस्तावित किया कि ऊर्जा निरंतर नहीं थी बल्कि असतत पैकेट (क्वांटा) में आती थी और उस प्रकाश को एक तरंग और इन क्वांटा के प्रवाह के रूप में वर्णित किया जा सकता था।

वर्नर हाइजेनबर्ग, असाधारण भौतिक विज्ञानी, असाधारण शोधकर्ता। एक जर्मन सैद्धांतिक भौतिक विज्ञानी, उन्होंने "क्वांटम यांत्रिकी के निर्माण के लिए भौतिकी में 1932 का नोबेल पुरस्कार प्राप्त किया, जिसके अनुप्रयोगों ने हाइड्रोजन के एलोट्रोपिक रूपों की खोज के लिए दूसरों के बीच नेतृत्व किया।"

इस कट्टरपंथी ब्रह्मांड को विकसित करने में। , हाइजेनबर्ग ने एक समस्या की खोज की, कि क्वांटम प्रणाली में एक कण के बुनियादी भौतिक गुणों को कैसे मापा जा सकता है। एक सहयोगी, वोल्फगैंग पाउली को लिखे अपने एक नियमित पत्र में, उन्होंने एक ऐसे विचार के लिए साक्ष्य प्रस्तुत किया जो तब से दुनिया के क्वांटम विवरण का एक मूलभूत हिस्सा बन गया है।

अनिश्चितता सिद्धांत कहता है कि हम माप नहीं सकते पूर्ण सटीकता के साथ एक कण की स्थिति (x) और संवेग (p)। जितना अधिक सटीक रूप से हम इन मूल्यों में से एक को जानते हैं, उतना ही कम हम दूसरे को जानते हैं। इन मूल्यों के माप में त्रुटियों को गुणा करना (त्रुटियों को प्रत्येक संपत्ति के सामने त्रिकोण के प्रतीक द्वारा दर्शाया गया है, ग्रीक अक्षर डेल्टा) अधिक संख्या देना चाहिए या"एच-बार" कहे जाने वाले स्थिरांक के आधे के बराबर। यानी, प्लैंक स्थिरांक के बराबर (आमतौर पर h के रूप में लिखा जाता है) को 2π से विभाजित किया जाता है। प्लैंक का स्थिरांक क्वांटम सिद्धांत में एक महत्वपूर्ण संख्या है, दुनिया की ग्रैन्युलैरिटी को उसके सबसे छोटे पैमाने पर मापने का एक तरीका है और इसका मान 6.626 x 10-34 जूल सेकंड है।

अनिश्चितता के सिद्धांत के बारे में सोचने का एक तरीका हम रोजमर्रा की दुनिया में चीजों को कैसे देखते और मापते हैं, इसके विस्तार की तरह है। आप इन शब्दों को पढ़ सकते हैं क्योंकि प्रकाश के कण, फोटॉन, स्क्रीन या कागज से उछलकर आपकी आंख पर लगते हैं। उस पथ पर प्रत्येक फोटॉन अपने साथ उस सतह के बारे में कुछ जानकारी रखता है जो उसने प्रकाश की गति से छलांग लगाई थी। एक उप-परमाणु कण, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन, को देखना इतना सरल नहीं है। आप इसी तरह एक फोटॉन को बाउंस कर सकते हैं और फिर एक उपकरण के साथ उस फोटॉन का पता लगाने की उम्मीद कर सकते हैं। लेकिन संभावना है कि फोटॉन इलेक्ट्रॉन को कुछ गति प्रदान करेगा जब वह उसमें टकराएगा और उस कण का मार्ग बदल देगा जिसे आप मापने की कोशिश कर रहे हैं। या, यह देखते हुए कि क्वांटम कण अक्सर इतनी तेजी से आगे बढ़ते हैं, हो सकता है कि इलेक्ट्रॉन अब वहां न हो जहां वह था जब मूल रूप से फोटॉन ने इसे उछाल दिया था। किसी भी तरह से, स्थिति या संवेग का आपका अवलोकन गलत होगा, और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि अवलोकन का कार्य देखे जा रहे कण को ​​​​प्रभावित करता है।

अनिश्चितता सिद्धांत के दिल में हैबहुत सी चीजें हम देखते हैं लेकिन शास्त्रीय (क्वांटम नहीं) भौतिकी का उपयोग करके व्याख्या नहीं कर सकते। उदाहरण के लिए, परमाणुओं को लें, जहां नकारात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन एक सकारात्मक रूप से आवेशित नाभिक की परिक्रमा करते हैं। शास्त्रीय तर्क से, हम उम्मीद कर सकते हैं कि दो विपरीत आरोप एक-दूसरे को आकर्षित करें, जिससे सब कुछ कणों की एक गेंद में गिर जाए। अनिश्चितता का सिद्धांत बताता है कि ऐसा क्यों नहीं होता है: यदि कोई इलेक्ट्रॉन नाभिक के बहुत करीब आता है, तो अंतरिक्ष में उसकी स्थिति ठीक-ठीक ज्ञात होगी और इसलिए उसकी स्थिति को मापने में त्रुटि बहुत कम होगी। इसका मतलब यह है कि इसके संवेग (और, अनुमान से, इसके वेग) को मापने में त्रुटि बहुत बड़ी होगी। उस स्थिति में, इलेक्ट्रॉन परमाणु से पूरी तरह से बाहर निकलने के लिए पर्याप्त तेजी से आगे बढ़ सकता है।

हाइजेनबर्ग का विचार एक प्रकार के परमाणु विकिरण की व्याख्या भी कर सकता है जिसे अल्फा क्षय कहा जाता है। अल्फा कण यूरेनियम -238 जैसे कुछ भारी नाभिकों द्वारा उत्सर्जित दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन हैं। आम तौर पर, ये भारी कोर के भीतर एक साथ बंधे होते हैं और उन बंधनों को तोड़ने में बहुत अधिक ऊर्जा लगती है जो उन्हें जगह में रखते हैं। लेकिन, एक नाभिक के अंदर एक अल्फा कण के रूप में एक बहुत अच्छी तरह से परिभाषित वेग होता है, इसकी स्थिति इतनी अच्छी तरह से परिभाषित नहीं होती है। इसका मतलब यह है कि एक छोटा लेकिन शून्य मौका नहीं है कि कण, किसी बिंदु पर, अपने आप को नाभिक के बाहर पा सकता है, भले ही इसमें तकनीकी रूप से कोई ऊर्जा न हो।बचने के लिए पर्याप्त। जब ऐसा होता है—एक प्रक्रिया जिसे लाक्षणिक रूप से “क्वांटम टनेलिंग” के रूप में जाना जाता है, क्योंकि भागने वाले कण को ​​किसी तरह एक ऊर्जा बाधा के माध्यम से अपना रास्ता खोदना पड़ता है जिससे वह कूद नहीं सकता—अल्फा कण बच जाता है, और हम रेडियोधर्मिता देखते हैं।

ए इसी तरह की क्वांटम टनलिंग प्रक्रिया हमारे सूर्य के केंद्र में विपरीत दिशा में होती है, जहां प्रोटॉन फ्यूज होते हैं और उस ऊर्जा को छोड़ते हैं जो हमारे तारे को चमकने देती है। सूर्य के कोर में तापमान इतना अधिक नहीं है कि प्रोटॉन के पास अपने पारस्परिक विद्युत प्रतिकर्षण को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा हो। लेकिन अनिश्चितता सिद्धांत के लिए धन्यवाद, वे ऊर्जा अवरोध को तोड़ सकते हैं।

शायद अनिश्चितता सिद्धांत का सबसे अजीब परिणाम रिक्तियों के बारे में है। Voids को अक्सर हर चीज की अनुपस्थिति के रूप में परिभाषित किया जाता है। लेकिन क्वांटम थ्योरी में ऐसा नहीं है। क्वांटम प्रक्रियाओं में शामिल ऊर्जा की मात्रा और इन प्रक्रियाओं को होने में लगने वाले समय में एक अंतर्निहित अनिश्चितता है। स्थिति और संवेग के बजाय, हाइजेनबर्ग समीकरण को ऊर्जा और समय के संदर्भ में भी व्यक्त किया जा सकता है। फिर से, एक चर जितना अधिक विवश होता है, दूसरा उतना ही कम विवश होता है। तो यह संभव है कि बहुत ही कम समय के लिए क्वांटम प्रणाली की ऊर्जा अत्यधिक अनिश्चित हो सकती है, दोनोंकण निर्वात में उत्पन्न हो सकते हैं। ये "आभासी कण" जोड़े में दिखाई देते हैं - एक इलेक्ट्रॉन और इसकी एंटीमैटर जोड़ी, पॉज़िट्रॉन, वे कहते हैं - थोड़े समय के लिए और फिर एक दूसरे का सत्यानाश कर देते हैं। यह क्वांटम भौतिकी के नियमों द्वारा न्यायोचित से अधिक है, क्योंकि कण केवल क्षणभंगुर रूप से मौजूद होते हैं और उनका समय समाप्त होने पर गायब हो जाते हैं। अनिश्चितता, तब, क्वांटम भौतिकी में चिंता का कारण नहीं है, और वास्तव में, यदि यह सिद्धांत मौजूद नहीं होता तो हम यहां नहीं होते।