”Pidämme kvanttimekaniikkaa täydellisenä teoriana, jonka fysikaalisia ja matemaattisia perushypoteeseja ei voi enää muuttaa.”
-Heisenberg ja Max Born, esitelmä Solvayn kongressissa 1927
Heisenberg muotoili epävarmuusperiaatteen helmikuussa 1927 työskennellessään luennoitsijana Bohrin teoreettisen fysiikan instituutissa Kööpenhaminan yliopistossa. Bohr, joka oli ollut hiihtolomalla, palasi instituuttiin ja löysi Heisenbergin paperin jo luonnosvaiheessa. Välittäessään paperin Einsteinille Heisenbergin pyynnöstä Bohr valitti Einsteinille, että Heisenbergin lähestymistapa oli liian kapea ja hänen gammamikroskooppinsa oli virheellinen, vaikka tulos olikin oikea. Bohrin mielestä epävarmuussuhteet eivät johtuneet pelkästään kvanttiyhtälöistä ja hiukkasten ja epäjatkuvuuden käytöstä. Aallot ja hiukkaset oli otettava yhtä lailla huomioon, ja myös valoaaltojen sironta elektronissa oli ratkaisevan tärkeää. Kun Heisenberg korjasi ajatuskokeensa, se vain vahvisti tuloksia.
Bohrin sanoin aalto- ja hiukkaskuvat eli visuaaliset ja kausaaliset esitykset ”täydentävät” toisiaan. Toisin sanoen ne ovat toisensa poissulkevia, mutta yhdessä välttämättömiä kvanttitapahtumien täydellisen kuvauksen kannalta. On selvää, että jokapäiväisessä kokeessa esine ei voi olla samanaikaisesti sekä aalto että hiukkanen, vaan sen on oltava tilanteesta riippuen jompikumpi. Tämän tulkinnan myöhemmissä tarkennuksissa havainnoimattoman kohteen aaltofunktio on sekoitus sekä aalto- että hiukkaskuvaa, kunnes kokeen suorittaja valitsee, kumpi havaitaan tietyssä kokeessa. (Muistakaa, että Heisenbergin mukaan esineen polku syntyy vasta, kun havaitsemme sitä). Valitsemalla joko aalto- tai hiukkaskuvan kokeen suorittaja häiritsee koskematonta luontoa. Tällainen suosiminen vapauttaa rajoituksen sille, mitä voidaan oppia luonnosta ”sellaisena kuin se todella on”. Tämän rajoituksen ilmaisevat Heisenbergin epävarmuussuhteet, jotka Bohrille liittyivät siihen, mitä hän nyt kutsui ”komplementaarisuudeksi”. Komplementaarisuus, epävarmuus ja Schrödingerin aaltofunktion tilastollinen tulkinta liittyivät toisiinsa. Yhdessä ne muodostivat loogisen tulkinnan kvanttimekaniikan fysikaalisesta merkityksestä, joka tunnetaan nimellä ”Kööpenhaminan tulkinta.”
”Koska keskusteluni Bohrin kanssa jatkuivat usein pitkälle keskiyön jälkeen eivätkä tuottaneet tyydyttävää lopputulosta, …meistä molemmista tuli täysin uupuneita ja melko kireitä.”
-Heisenberg, muistelu
Heisenberg vastusti aluksi kiivaasti Bohrin näkemyksiä. Pitäen kiinni hiukkasten ja epäjatkuvuuden ensisijaisesta käytöstä hän torjui Bohrin ehdotuksen, että hän vetäisi jo painossa olleen artikkelinsa takaisin. Hän lisäsi kuitenkin kappaleen, jossa hän varoitti lukijoita Bohrin näkemyksistä ja myönsi mikroskoopin erotuskykyä koskevan virheen. Taistelu Bohrin kanssa kiihtyi niin kovaksi vuoden 1927 alkukuukausina, että Heisenbergin kerrotaan purskahtaneen jossain vaiheessa itkuun ja onnistuneen jopa haavoittamaan Bohria terävillä huomautuksillaan. Ilmeisesti 25-vuotiaalla oli paljon pelissä.
Syksyyn 1927 mennessä asiat olivat muuttuneet täysin. Heisenbergin työtilanne oli ratkaistu, kun hänet oli nimitetty Leipzigin yliopistoon. Ja Bohr esitti Como-järvellä Italiassa pidetyssä konferenssissa komplementaarisuusargumenttinsa. Kuukautta myöhemmin, lokakuussa 1927, Born ja Heisenberg, puhuessaan Solvayn fysiikkakonferenssissa Brysselissä Belgiassa, menivät niin pitkälle, että julistivat kvanttimekaniikan täydelliseksi ja peruuttamattomaksi.
”Teoria tuottaa paljon, mutta tuskin se vie meitä yhtään lähemmäksi Vanhan salaisuutta. Joka tapauksessa olen vakuuttunut siitä, että Hän ei heitä noppaa.”
-Einstein, kirjoitus Max Bornille 4.12.1926.
Kaikki eivät olleet samaa mieltä uudesta tulkinnasta tai Bornin ja Heisenbergin lausunnosta tulevasta työstä. Einstein ja Schrödinger kuuluivat merkittävimpiin toisinajattelijoihin. Elämänsä loppuun asti he eivät koskaan täysin hyväksyneet Kööpenhaminan oppia. Einstein oli tyytymätön todennäköisyyksiin tukeutumiseen. Mutta vielä perustavammin hän uskoi, että luonto on olemassa kokeilijasta riippumatta ja että hiukkasten liikkeet ovat tarkasti määritettyjä. Fyysikon tehtävänä on paljastaa näitä liikkeitä säätelevät luonnonlait, jotka eivät lopulta vaadi tilastollisia teorioita. Se, että kvanttimekaniikka näytti olevan sopusoinnussa vain tilastollisten tulosten kanssa eikä pystynyt täysin kuvaamaan kaikkia liikkeitä, oli Einsteinille osoitus siitä, että kvanttimekaniikka oli vielä epätäydellinen. Vaihtoehtoisia tulkintoja on sittemmin ehdotettu, ja niitä harkitaan nyt vakavasti.
Käy Einstein-näyttelyssämme tutustumassa Bohrin ja Einsteinin väittelyihin.
Einsteinin ja muiden vastalauseista huolimatta Bohrin, Heisenbergin ja heidän kollegojensa onnistui varmistaa, että suurin osa silloisista fyysikoista hyväksyi heidän tulkintansa. He tekivät tämän sekä esittelemällä uutta tulkintaa luentomatkoilla ympäri maailmaa että osoittamalla, että se toimi. Teorian menestys houkutteli luonnollisesti monia parhaita opiskelijoita Heisenbergin kaltaisiin instituutteihin, joista jotkut tulivat niinkin kaukaa kuin Amerikasta, Intiasta ja Japanista. Nämä älykkäät opiskelijat, joita Kööpenhaminan oppi kasvatti ja jotka perehdytettiin uuteen kvanttimekaniikkaan, muodostivat uuden ja hallitsevan fyysikkosukupolven. Saksassa ja Keski-Euroopassa asuvat veivät uudet ajatukset mukanaan, kun he hajaantuivat ympäri maailmaa 1930- ja 1940-luvuilla Hitlerin noustua valtaan Saksassa.