„Uważamy mechanikę kwantową za teorię kompletną, dla której podstawowe hipotezy fizyczne i matematyczne nie są już podatne na modyfikacje.”
-Heisenberg i Max Born, referat wygłoszony na Kongresie Solvay w 1927 roku
Heisenberg sformułował zasadę niepewności w lutym 1927 roku, gdy był zatrudniony jako wykładowca w Instytucie Fizyki Teoretycznej Bohra na Uniwersytecie w Kopenhadze. Bohr, który przebywał na urlopie narciarskim, wrócił do instytutu i zastał pracę Heisenberga już w wersji roboczej. Przesyłając ją Einsteinowi na prośbę Heisenberga, Bohr skarżył się Einsteinowi, że podejście Heisenberga było zbyt wąskie, a jego mikroskop promieniowania gamma wadliwy, choć wynik był prawidłowy. Dla Bohra relacje niepewności wynikały nie tylko z równań kwantowych i użycia cząstek oraz nieciągłości. Fale i cząstki musiały być brane pod uwagę w równym stopniu, a rozpraszanie fal świetlnych przez elektron było również kluczowe. Kiedy Heisenberg skorygował swój eksperyment myślowy, to tylko potwierdziło wyniki.
W słowach Bohra, obrazy falowy i cząsteczkowy, lub reprezentacje wizualne i przyczynowe, są „komplementarne” względem siebie. Oznacza to, że wzajemnie się wykluczają, ale są wspólnie niezbędne do pełnego opisu zdarzeń kwantowych. Oczywiście w eksperymencie w codziennym świecie obiekt nie może być jednocześnie falą i cząstką; musi być albo jednym, albo drugim, w zależności od sytuacji. W późniejszych udoskonaleniach tej interpretacji funkcja falowa nieobserwowanego obiektu jest mieszaniną obrazów falowego i cząsteczkowego, dopóki eksperymentator nie wybierze, co ma być obserwowane w danym eksperymencie. (Pamiętajmy, że według Heisenberga droga obiektu powstaje po raz pierwszy, gdy go obserwujemy). Wybierając obraz falowy lub cząsteczkowy, eksperymentator zakłóca nietkniętą naturę. Takie faworyzowanie uwalnia ograniczenie w tym, czego można się dowiedzieć o przyrodzie „takiej, jaka jest naprawdę”. Ograniczenie to wyraża się w relacjach niepewności Heisenberga, które dla Bohra były związane z tym, co nazywał on teraz „komplementarnością”. Komplementarność, niepewność i statystyczna interpretacja funkcji falowej Schrödingera były ze sobą powiązane. Razem tworzyły logiczną interpretację fizycznego znaczenia mechaniki kwantowej, znaną jako „interpretacja kopenhaska”.”
:Ponieważ moje rozmowy z Bohrem trwały często długo po północy i nie prowadziły do zadowalających wniosków, …obaj staliśmy się całkowicie wyczerpani i raczej spięci.”
-Heisenberg, wspomnienie
Heisenberg początkowo stanowczo sprzeciwiał się poglądom Bohra. Upierając się przy pierwotnym użyciu cząstek i nieciągłości, odrzucił sugestię Bohra, aby wycofał swoją pracę, która była już w druku. Załączył jednak akapit, w którym ostrzegał czytelników przed poglądami Bohra i przyznawał się do błędu dotyczącego rozdzielczości mikroskopu. W pierwszych miesiącach 1927 roku walka z Bohrem rozgorzała do tego stopnia, że Heisenberg w pewnym momencie zalał się łzami, a nawet zdołał zranić Bohra swoimi ostrymi uwagami. Oczywiście, nie było wiele do stracenia dla 25-letniego.
Do jesieni 1927 roku, sprawy całkowicie się zmieniły. Sytuacja zawodowa Heisenberga ustabilizowała się po mianowaniu go na Uniwersytet w Lipsku. A Bohr przedstawił na konferencji nad jeziorem Como we Włoszech swój argument komplementarności. Miesiąc później, w październiku 1927 roku, Born i Heisenberg, przemawiając na konferencji fizyków Solvay w Brukseli, w Belgii, posunęli się tak daleko, że ogłosili, iż mechanika kwantowa jest kompletna i nieodwołalna.
„Teoria daje wiele, ale prawie nie przybliża nas do tajemnicy Starego. W każdym razie jestem przekonany, że On nie rzuca kostkami.”
-Einstein, pisząc do Maxa Borna, 4 grudnia 1926 r.
Nie wszyscy zgadzali się z nową interpretacją, ani z wypowiedzią Borna i Heisenberga na temat przyszłych prac. Einstein i Schrödinger należeli do najbardziej godnych uwagi przeciwników. Do końca życia nie zaakceptowali oni w pełni doktryny kopenhaskiej. Einstein był niezadowolony z polegania na prawdopodobieństwach. Ale jeszcze bardziej wierzył, że natura istnieje niezależnie od eksperymentatora, a ruchy cząstek są dokładnie określone. Zadaniem fizyka jest odkrycie praw natury, które rządzą tymi ruchami, co ostatecznie nie będzie wymagało teorii statystycznych. Fakt, że mechanika kwantowa wydawała się zgodna tylko z wynikami statystycznymi i nie mogła w pełni opisać każdego ruchu, był dla Einsteina wskazówką, że mechanika kwantowa jest wciąż niekompletna. Od tego czasu zaproponowano alternatywne interpretacje, które są obecnie poważnie rozważane.
Odwiedź naszą wystawę poświęconą Einsteinowi, aby zapoznać się z debatami Bohr-Einstein.
Nie zważając na zastrzeżenia Einsteina i innych, Bohr, Heisenberg i ich koledzy zdołali zapewnić akceptację swojej interpretacji przez większość ówczesnych fizyków. Dokonali tego zarówno prezentując nową interpretację podczas wykładów na całym świecie, jak i demonstrując jej działanie. Sukcesy teorii naturalnie przyciągnęły wielu najlepszych studentów do instytutów takich jak instytut Heisenberga, niektórzy z nich przybyli z tak odległych miejsc jak Ameryka, Indie i Japonia. Ci błyskotliwi studenci, wychowani przez doktrynę kopenhaską i wykształceni w nowej mechanice kwantowej, stworzyli nowe, dominujące pokolenie fizyków. Ci z Niemiec i Europy Środkowej nieśli ze sobą nowe idee, gdy rozproszyli się po świecie w latach trzydziestych i czterdziestych XX wieku w następstwie dojścia Hitlera do władzy w Niemczech.
.