L’incertezza quantistica, o più formalmente il principio di indeterminazione di Heisenberg, è una scoperta della fisica quantistica che afferma che non è possibile conoscere contemporaneamente sia la posizione esatta che il momento esatto di una singola particella. Il principio di indeterminazione fornisce anche limiti di confidenza (quantitativi) matematicamente precisi per coppie di misurazioni. In sostanza, più precisamente vuoi conoscere un valore, più accuratezza devi sacrificare nella misurazione dell’altro.
A causa della sua associazione con la rivoluzione della meccanica quantistica, l’incertezza quantistica ha un posto duraturo nella cultura popolare, dove viene spesso fraintesa. L’incertezza quantistica nei film e nei film a volte viene utilizzata in modo errato per riferirsi a oggetti di grandi dimensioni, quando in realtà si applica solo alle particelle. Inoltre, l’idea di incertezza quantistica è spesso presentata in modo misterioso, senza menzionare che il concetto va di pari passo con precisi limiti di confidenza quantitativa, che non sono così misteriosi.
La nozione di incertezza quantistica ha causato un putiferio all’inizio del XX secolo, quando i fisici stavano cercando di elaborare i particolari della teoria quantistica attraverso interpretazioni contrastanti. Neils Bohr e molti altri fisici sostenevano l’interpretazione di Copenhagen, che afferma che l’universo è fondamentalmente sfocato al livello più basso, descritto da distribuzioni di probabilità piuttosto che da stati ben definiti e collegati in modo deterministico. Anche Werner Heisenberg, che derivò il principio di indeterminazione dalla struttura matematica della teoria dei quanti, sostenne l’interpretazione di Copenaghen. Albert Einstein, tuttavia, non lo fece, con la famosa frase “Dio non gioca a dadi”.
La teoria dell’incertezza quantistica, nonostante sia impacchettata con limiti di confidenza matematicamente precisi, è davvero piuttosto misteriosa. Ci sono ancora disaccordi nella comunità dei fisici sul fatto che l’interpretazione di Copenhagen derivi inevitabilmente dalla certezza quantistica. L’alternativa contemporanea all’interpretazione di Copenaghen è l’interpretazione dei molti mondi della meccanica quantistica, che sostiene che la realtà in realtà è deterministica.
Nel contesto del grande successo della meccanica newtoniana per più di un secolo prima, i fisici erano molto riluttanti a rinunciare alle teorie deterministiche senza prove incredibilmente convincenti. Quindi hanno tentato di elaborare teorie delle “variabili nascoste”, che hanno cercato di spiegare l’incertezza quantistica come una proprietà di alto livello che emerge da interazioni deterministiche più fondamentali. Tuttavia, una scoperta chiamata disuguaglianza di Bell ha scoperto che le teorie delle variabili nascoste locali non possono essere utilizzate per descrivere l’incertezza quantistica senza postulare correlazioni più veloci della luce tra tutte le particelle nell’universo. Tuttavia, le teorie delle variabili nascoste non locali sono ancora proposte per spiegare un fondamento deterministico dietro l’incertezza quantistica.