Tekst: ANDI HEKTOR, KRISTJAN KANNIKE
Sel aastal jõuab moodne kvantmehaanika väärikasse ikka, saab sajandivanuseks. Hoolimata sellest, et tegu on soliidse ja hästi sissetöötatud füüsikaharuga, tundub vahel, et me pole sellega veel päris lõpuni harjunud ning ikka ja jälle õnnestub sel meid üllatada. Üks palju räägitud ja sageli valesti mõistetud kvantmehaanika teema on määramatuse printsiip, mis väidab, et näiteks osakese asukoht ja kiirusei saa olla korraga täpselt määratud.
Aastal 1924 esitas noor Prantsuse füüsik Louis de Broglie julge mõtte, et kõik füüsikalised osakesed käituvad nagu lained. Tollal oli teada, et valgus käitub vahel nagu osake ja vahel nagu laine. de Broglie hüpoteesi järgi käituvad nii
absoluutselt kõik osakesed. Kulusid veel mõned aastad, et seada see idee ilusasse matemaatilisse vormi.
Selleks et lihtsalt selgitada määramatuse printsiipi, ei pea hüppama pea ees kvantmehaanika keerulisse matemaatikasse. Piisab palju selgemalt adutavast helilainete maailmast ja selle mõistetest, nagu „helilained“, „helitoon“
ja „kestus“. Ideaalses helimaailmas valitseb lihtne tõde: absoluutselt ilusa helitooni saamiseks peab see heli
kestma lõpmatu aja. Miks? Sest niipea, kui tahate helilainet summutada, tuleb teil selleks tekitada teisi laineid, mis algset heli summutavad! Siinkohal mõelge näiteks müra summutavate kõrvaklappidepeale – need just nii toimivadki,
summutavad välist müra lainetega, mida nad ise juurde tekitavad. Aga see tähendab, et pildile ilmuvad uued helitoonid!
Seega sisaldab lõpliku kestusega heli alati alamtoone. Tooni ja kestust võib siin nimetada kvantmehaanika keeles „mittekommuteeruvateks füüsikalisteks suurusteks“. Nagu näeme, on neil huvitav omadus: mida puhtamat tooni tahame, seda ajaliselt pikemaks tuleb helilaine venitada. Ja vastupidi, mida ajaliselt lühemaks tahame helilainet saada, seda rohkem tuleb juurde tuua alamtoone. Nõnda olemegi „avastanud“ määramatuse printsiibi!