4. PRINCIP NEURČITOSTI
Díky úspěchům vědeckých teorií, zejména Newtonovy gravitační teorie, došel francouzský vědec Pierre Simon Laplace k názoru, že všechny události jsou jednou provždy plně předurčeny – determinovány. To se psal počátek devatenáctého století. Laplace se domníval, že existuje soubor vědeckých zákonů, jejichž znalost nám umožní předpovědět všechno, co se ve vesmíru v budoucnosti odehraje; stačí k tomu dokonale poznat stav vesmíru v určitém časovém okamžiku. Známe-li kupříkladu polohu a rychlost těles sluneční soustavy v jednom časovém okamžiku, můžeme pomocí Newtonova zákona vypočítat jejich pohybový stav v kterémkoli jiném okamžiku. V tomto případě se zdá být determinismus vskutku velmi dobře odůvodněný. Laplace šel ještě dál a předpověděl, že zákony obdobné Newtonovým vládnou také všemu ostatnímu dění, lidské chování nevyjímaje.
K myšlence determinismu má mnoho lidí nezměrný odpor, protože cítí, že omezuje Boha v jeho ovlivňování světa. Nicméně ještě počátkem našeho století představoval determinismus nejběžnější přístup k vědeckému popisu světa. Jeden z prvních náznaků, že se této víry budeme muset zříci, se objevil v pracích britského vědce Rayleigha a sira Jamese Jeanse. Jejich výpočty vedly k podezřelému výsledku, že každý horký objekt či těleso, jako je hvězda, vyzařuje nekonečné množství energie.
Podle tehdy přijímaných fyzikálních zákonů totiž mělo horké těleso vysílat elektromagnetické vlny (rádiové vlny, viditelné světlo, paprsky X atd.) rovnoměrně na všech frekvencích. Tak například ve vlnách s frekvencí mezi jedním a dvěma biliony vln za sekundu by mělo rozžhavené těleso vydávat stejné množství energie jako ve vlnách s frekvencí mezi dvěma a třemi biliony vln za sekundu. Jelikož na počet vln za sekundu nebylo žádné omezení, znamenalo to, že celkový vyzařovaný výkon je nekonečně velký.
Aby předešel takovému nesmyslnému výsledku, navrhl roku 1900 německý vědec Max Plaňek, že světlo, paprsky X ani další vlny nemohou být vysílány libovolným způsobem, nýbrž pouze v určitých dávkách: nazval je kvanta. Každé kvantum obsahovalo přesně určené množství energie; tím větší, čím vyšší byla frekvence vln. Nad určitou hranicí by tedy emise jediného kvanta vyžadovala více energie, než bylo celkově k dispozici. Zářeníje proto na vysokých frekvencích omezeno, a tak i rychlost, s níž těleso ztrácí energii, je konečná.
Kvantová hypotéza umožnila velmi dobře stanovit množství záření, které vystupuje z horkých těles. Její důsledky pro determinismus však byly rozpoznány teprve roku 1926, kdy další německý vědec, Werner Heisenberg, formuloval svůj slavný princip neurčitosti. Představme si, že chceme předpovědět budoucí polohu a rychlost částice. K tomu potřebujeme přesně změřit její současnou polohu a rychlost. Nejsnadněji toho dosáhneme tak, že na částici posvítíme. Část světelných vln se od ní odrazí a prozradí nám tím její polohu. Tu můžeme určit s přesností, která je přibližně rovna vzdálenosti mezi jednotlivými hřebeny světelných vln. K opravdu přesnému měření je proto třeba vyslat krátkovlnné záření. Podle Planckovy hypotézy nemůže být množství světla libovolně malé; musíme užít alespoň jedno kvantum. Toto kvantum však při srážce s částicí nepatrně naruší její pohyb – postrčí částici způsobem, který se nedá předpovědět. A co víc, čím přesněji měříme pozici částice, tím kratší vlnovou délku světla a vyšší energii kvanta potřebujeme. Rychlost částice se změní ještě víc. Jinými slovy, oč přesněji se pokoušíme zjistit polohu částice, o to nepřesněji můžeme určit její rychlost. A naopak. Heisenberg ukázal, že součin nepřesnosti v poloze a nepřesnosti v rychlosti částice nemůže být – v principu – nikdy menší než určitá kritická hodnota, dnes známá jako Planckova konstanta. Tato mezní přesnost nezávisí na způsobu, kterým polohu a rychlost měříme, ani na druhu částice. Heisenbergův princip popisuje základní vlastnost světa, již nelze obejít.
Princip neurčitosti hluboce ovlivnil náš pohled na svět. Jeho objev p…
