“Vi betragter kvantemekanikken som en komplet teori, for hvilken de grundlæggende fysiske og matematiske hypoteser ikke længere kan ændres.”
-Heisenberg og Max Born, oplæg ved Solvay-kongressen i 1927
Heisenberg formulerede usikkerhedsprincippet i februar 1927, mens han var ansat som lektor ved Bohrs institut for teoretisk fysik ved Københavns Universitet. Bohr, der havde været på skiferie, vendte tilbage til instituttet for at finde Heisenbergs artikel allerede i udkast. Bohr videresendte papiret til Einstein på Heisenbergs anmodning og klagede til Einstein over, at Heisenbergs tilgang var for snæver, og at hans gammastrålemikroskop var mangelfuldt, selv om resultatet var korrekt. For Bohr opstod usikkerhedsrelationerne ikke blot af kvanteligningerne og brugen af partikler og diskontinuitet. Bølger og partikler skulle tages lige meget i betragtning, og elektronens spredning af lysbølger var også afgørende. Da Heisenberg korrigerede sit tankeeksperiment, bekræftede det blot resultaterne.
Med Bohrs ord er bølge- og partikelbillederne, eller de visuelle og kausale repræsentationer, “komplementære” til hinanden. Det vil sige, at de gensidigt udelukker hinanden, men alligevel er de i fællesskab essentielle for en fuldstændig beskrivelse af kvantebegivenheder. Det er klart, at i et eksperiment i hverdagsverdenen kan et objekt ikke være både bølge og partikel på samme tid; det må være enten det ene eller det andet, afhængigt af situationen. I senere forfinelser af denne fortolkning er bølgefunktionen af det uobserverede objekt en blanding af både bølge- og partikelbilledet, indtil eksperimentatoren vælger, hvad der skal observeres i et givet eksperiment. (Husk, at ifølge Heisenberg kommer et objekts bane først til eksistens, når vi observerer det). Ved at vælge enten bølge- eller partikelbilledet forstyrrer eksperimentatoren den uberørte natur. En sådan favorisering udløser en begrænsning af, hvad man kan lære om naturen “som den virkelig er”. Denne begrænsning kommer til udtryk i Heisenbergs usikkerhedsrelationer, som for Bohr var relateret til det, han nu kaldte “komplementaritet”. Komplementaritet, usikkerhed og den statistiske fortolkning af Schrödingers bølgefunktion var alle relateret til hinanden. Sammen dannede de en logisk fortolkning af kvantemekanikkens fysiske betydning, kendt som “Københavns fortolkning”.”
:Da mine samtaler med Bohr ofte fortsatte til langt efter midnat og ikke førte til en tilfredsstillende konklusion, … blev vi begge to fuldstændig udmattede og temmelig anspændte.”
-Heisenberg, erindring
Heisenberg protesterede i begyndelsen voldsomt mod Bohrs synspunkter. Han insisterede på den primære brug af partikler og diskontinuitet og afviste Bohrs forslag om, at han skulle trække sin artikel tilbage, som allerede var under tryk. Han gjorde dog vedlægge et afsnit advarede læsere til Bohrs synspunkter og indrømmede fejlen vedrørende opløsningen af mikroskopet. Kampen med Bohr blev så intens i de første måneder af 1927, at Heisenberg efter sigende på et tidspunkt brød ud i gråd og endda formåede at såre Bohr med sine skarpe bemærkninger. Der var tydeligvis meget på spil for den 25-årige.
I efteråret 1927 havde tingene ændret sig fuldstændigt. Heisenbergs jobsituation blev afklaret ved hans ansættelse ved universitetet i Leipzig. Og Bohr præsenterede på en konference ved Comosøen i Italien sit komplementaritetsargument. En måned senere, i oktober 1927, gik Born og Heisenberg i deres tale på Solvay-fysikkonferencen i Bruxelles, Belgien, så langt som til at erklære kvantemekanikken for fuldstændig og uigenkaldelig.
“Teorien giver meget, men den bringer os næppe tættere på hemmeligheden om den Gamle. Under alle omstændigheder er jeg overbevist om, at han ikke kaster med terninger.”
-Einstein, skriver til Max Born, 4. december 1926.
Det var ikke alle, der var enige i den nye fortolkning eller i Borns og Heisenbergs udtalelse om det fremtidige arbejde. Einstein og Schrödinger var blandt de mest bemærkelsesværdige dissidenter. Indtil slutningen af deres liv accepterede de aldrig fuldt ud den københavnske doktrin. Einstein var utilfreds med afhængigheden af sandsynligheder. Men endnu mere grundlæggende troede han på, at naturen eksisterer uafhængigt af eksperimentatoren, og at partiklernes bevægelser er præcist bestemt. Det er fysikerens opgave at afdække de naturlove, der styrer disse bevægelser, hvilket i sidste ende ikke vil kræve statistiske teorier. Det forhold, at kvantemekanikken tilsyneladende kun var i overensstemmelse med statistiske resultater og ikke kunne beskrive alle bevægelser fuldt ud, var for Einstein et tegn på, at kvantemekanikken stadig var ufuldstændig. Alternative fortolkninger er siden blevet foreslået og overvejes nu seriøst.
Besøg vores Einstein-udstilling om Bohr-Einstein-debatterne.
Men på trods af Einsteins og andres indvendinger lykkedes det Bohr, Heisenberg og deres kolleger at sikre, at deres fortolkning blev accepteret af flertallet af fysikere på det pågældende tidspunkt. Det gjorde de både ved at præsentere den nye fortolkning på foredragsrejser rundt om i verden og ved at demonstrere, at den virkede. Teoriens succes tiltrak naturligvis mange af de bedste studerende til institutter som Heisenbergs, og nogle af dem kom så langt væk fra som Amerika, Indien og Japan. Disse dygtige studerende, der blev næret af Københavns doktrin og oplært i den nye kvantemekanik, dannede en ny og dominerende generation af fysikere. De i Tyskland og Centraleuropa bar de nye ideer med sig, da de spredte sig rundt om i verden i løbet af 1930’erne og 1940’erne i kølvandet på Hitlers magtovertagelse i Tyskland.