Technikatörténeti szemle 9. (1977)

A MÉRÉS ÉS A MÉRTÉK AZ EMBERI MŰVELŐDÉSBEN című konferencián Budapesten 1976. április 27–30-án elhangzott előadások I. rész - Jeszenszky F.: Mérés és kvantummechanika

A mikroobjektumok világában a fenti tényállás azonban nem elhanyagolható következményekhez vezet. Vegyünk például egy protonból és elektronból álló fizikai rendszert (hidrogénatomot). Kíséreljük meg az elektron helyének megmérését. Ez a mérés elvileg nem végezhető el szórásmentesen. Megállapítható egy bizonyos statisztikus eloszlás, azonban azt, hogy egy adott hidrogénatom elektronja hol található, előre nem lehet megmondani. Határozatlan. Ezt úgy is megfogalmazhatjuk, hogy a fizikai rendszerek kvantummechanikai leírása nem teljes, és elvileg sem tehető teljessé. Ez a szituáció éles ellentétben van azzal, amelyben például az égi mechanika van. A Naprendszer állapotára teljes leírás adható, évszázadokkal előre jelezhetők például a Nap- és Holdfogyatkozások időpontjai. Hangsúlyozni szeretném, hogy a kvantummechanikai leírás nem teljes volta logikai szükségszerűséggel következik a szórások között fennálló, az előbbiekben említett összefüggéséből — az ún. Heisenberg-féle határozatlansági relációból — a határozatlansági reláció pedig ugyancsak logikai szükségszerűséggel következik az egyes fizikai mennyiségek kvantáltságának a tapasztalat által sokszorosan alátámasztott fényéből. Tehát nem várhatjuk, hogy valamilyen új felfedezés — elsősorban a mérési módszerek tökéletesítése terén — megváltoztathatja ezt a szituációt. (Hogy egy durva analógiát mondjunk: a geodéziában a mérési módszerek tökéletesítésétől sokat várhatunk, de egyet biztosan nem: annak bebizonyítását, hogy a Föld nem gömbszerű, hanem egy sík korong.) Az előállottt szituáció igen kényes. Végeredményben arról van szó, hogy elvileg lehetetlenné vált az, amit a tudomány ideális céljának tekintettek: a jelenségek bekövetkezésének maradéktalan előrejelzése. Hangsúlyoznunk kell, hogy elvileg, hiszen gyakorlatilag az előrejelzés számtalan esetben megoldatlan feladat. Hogyan értelmezzük az előállott szituációt? Az egyik értelmezési irányzat éppen a mérési folyamat elemzéséből indul ki. Azt állítja, hogy a mikrofizikai rendszerekben tulajdonképpen minden fizikai mennyiség egyértelműen és pontosan meghatározott értékkel rendelkezik. Azonban amikor mérést hajtunk végre, akkor azt tesszük, hogy a mérendő objektumot egy másik fizikai rendszerrel kölcsönhatásba hozzuk. Tekintsünk egy konkrét példát. Ha mikroszkóp segítségével akarjuk egy tárgy helyzetét meghatározni, azt annál nagyobb pontossággal tehetjük meg, minél rövidebb a használt fény hullámhossza, vagyis minél nagyobb a frekvenciája. Ekkor azonban viszonylag nagy lesz a fény energiája. A nagy energiájú fény viszont „meglöki" a mérendő tárgyat, és ezzel az impulzusát megváltoztatja, tehát a tárgy elmozdul, ezzel a helyzete megváltozik. Azt viszont, hogy miként változik meg, nem tudjuk, mivel az impulzus megváltozása ezzel a módszerrel nem mérhető. A kölcsönhatás tehát szükségszerűen a mérendő objektum állapotának megváltozásához vezet, mégpedig statisztikus, tehát részleteiben ellenőrizhetetlen módon, innen ered az előrejelzés bizonytalansága. A fenti értelmezésnek az a hibája, hogy olyan fizikai mennyiségek létezését tételezi fel, amelyek elvileg nem mérhetők. Ezért ma már azt az álláspontot foglaljuk el, hogy a statisztikus bizonytalan-