A bizonytalansági elv a kvantummechanika síkjában rejlik, de annak teljes körű elemzéséhez térjünk át a fizika egészének fejlődésére. Isaac Newton és Albert Einstein talán a leghíresebb fizikusok az emberiség történetében. Az első a 17. század végén megfogalmazta a klasszikus mechanika törvényeit, amelyeknek a minket körülvevő összes test, a bolygók, amelyek tehetetlenségnek és gravitációnak vannak kitéve, engedelmeskednek. A klasszikus mechanika törvényeinek fejlődése a 19. század vége felé arra a véleményre vezette a tudományos világot, hogy a természet minden alapvető törvényét már felfedezték, és az ember az Univerzum bármely jelenségét meg tudja magyarázni.
Einstein relativitáselmélete
Mint kiderült, akkor még csak a jéghegy csúcsát fedezték fel, a további kutatások új, teljesen hihetetlen tényeket dobtak a tudósok elé. Tehát a 20. század elején felfedezték, hogy a fény terjedése (amelynek végsebessége 300 000 km/s) semmiképpen sem engedelmeskedik a newtoni mechanika törvényeinek. Isaac Newton képlete szerint, ha egy testet vagy hullámot egy mozgó forrás bocsát ki, sebessége megegyezik a forrás és a saját sebességének összegével. A részecskék hullámtulajdonságai azonban más jellegűek voltak. Számos velük végzett kísérlet azt mutattaaz elektrodinamikában, az akkoriban fiatal tudományban egészen más szabályrendszer működik. Már ekkor Albert Einstein Max Planck német elméleti fizikussal együtt bemutatta híres relativitáselméletüket, amely a fotonok viselkedését írja le. Számunkra azonban most nem annyira a lényege a fontos, hanem az, hogy abban a pillanatban kiderült a fizika két területének alapvető összeegyeztethetetlensége, hogy a
amire egyébként a tudósok a mai napig próbálkoznak.
A kvantummechanika születése
Az atomok szerkezetének tanulmányozása végleg lerombolta az átfogó klasszikus mechanika mítoszát. Ernest Rutherford 1911-es kísérletei kimutatták, hogy az atom még kisebb részecskékből áll (úgynevezett protonok, neutronok és elektronok). Sőt, a Newton-törvények szerinti interakciót is megtagadták. E legkisebb részecskék tanulmányozása a kvantummechanika új posztulátumait eredményezte a tudományos világ számára. Így talán az Univerzum végső megértése nem csak és nem is annyira a csillagok tanulmányozásában rejlik, hanem a legkisebb részecskék tanulmányozásában, amelyek mikroszinten érdekes képet adnak a világról.
Heisenberg bizonytalansági elve
Az 1920-as években a kvantummechanika megtette első lépéseit, és csak a tudósok
rájött, mi következik ebből számunkra. 1927-ben Werner Heisenberg német fizikus megfogalmazta híres bizonytalansági elvét, amely bemutatja az egyik fő különbséget a mikrokozmosz és az általunk megszokott környezet között. Abból áll, hogy egy kvantumobjektum sebességét és térbeli helyzetét nem lehet egyszerre mérni, csak azért, mert a mérés során befolyásoljuk, mert maga a mérés is kvantumok segítségével történik. Ha elég banális: a makrokozmoszban lévő objektum kiértékelésekor látjuk a róla visszaverődő fényt, és ez alapján vonunk le következtetéseket róla. De a kvantumfizikában a fényfotonok (vagy más mérési származékok) hatása már kihat az objektumra. Így a bizonytalansági elv érthető nehézségeket okozott a kvantumrészecskék viselkedésének tanulmányozásában és előrejelzésében. Ugyanakkor érdekes módon külön lehet mérni a sebességet vagy külön a test helyzetét. De ha egyszerre mérünk, akkor minél nagyobb sebességadatokat kapunk, annál kevesebbet fogunk tudni a tényleges pozícióról, és fordítva.
