“Consideramos a mecânica quântica como uma teoria completa para a qual as hipóteses físicas e matemáticas fundamentais já não são susceptíveis de modificação.”
-Heisenberg e Max Born, trabalho entregue ao Congresso Solvay de 1927
Heisenberg formulou o princípio da incerteza em fevereiro de 1927, quando empregado como professor no Instituto de Física Teórica de Bohr, na Universidade de Copenhague. Bohr, que tinha estado em férias de esqui, voltou ao instituto para encontrar o trabalho de Heisenberg já em rascunho. Encaminhando o trabalho para Einstein a pedido de Heisenberg, Bohr reclamou para Einstein que a abordagem de Heisenberg era muito estreita e seu microscópio de raios gama estava com falhas, embora o resultado fosse correto. Para Bohr, as relações de incerteza não surgiram apenas a partir das equações quânticas e do uso de partículas e descontinuidade. Ondas e partículas tiveram que ser levadas em conta igualmente, e a dispersão das ondas de luz pelo elétron também foi crucial. Quando Heisenberg corrigiu sua experiência de pensamento, apenas confirmou os resultados.
Nas palavras de Bohr, as imagens das ondas e das partículas, ou as representações visuais e causais, são “complementares” umas às outras. Ou seja, elas são mutuamente exclusivas, mas essenciais em conjunto para uma descrição completa dos eventos quânticos. Obviamente, numa experiência no mundo quotidiano, um objecto não pode ser simultaneamente uma onda e uma partícula; deve ser ou uma ou outra, dependendo da situação. Em refinamentos posteriores desta interpretação, a função de onda do objeto não observado é uma mistura de ambas as imagens de onda e partícula até que o experimentador escolha o que observar em uma determinada experiência. (Lembre-se que, de acordo com Heisenberg, o caminho de um objeto começa a existir quando nós o observamos). Ao escolher a onda ou a imagem de partícula, o experimentador perturba a natureza intocada. Tal favoritismo desencadeia uma limitação no que se pode aprender sobre a natureza “como ela realmente é”. Essa limitação é expressa pelas relações de incerteza de Heisenberg, que, para Bohr, estavam relacionadas ao que ele agora chamava de “complementaridade”. Complementaridade, incerteza e a interpretação estatística da função de onda de Schrödinger estavam todas relacionadas. Juntos eles formaram uma interpretação lógica do significado físico da mecânica quântica conhecida como a “interpretação de Copenhague”
:Como minhas conversas com Bohr muitas vezes continuaram até muito depois da meia-noite e não produziram uma conclusão satisfatória, …ambos ficamos completamente exaustos e bastante tensos”
-Heisenberg, lembrança
Heisenberg se opôs veementemente no início aos pontos de vista de Bohr. Insistindo no uso primário de partículas e descontinuidade, ele recusou a sugestão de Bohr de que ele retirasse seu papel, que já estava no prelo. Ele, no entanto, anexou um parágrafo alertando os leitores para a opinião de Bohr e admitindo o erro em relação à resolução do microscópio. A batalha com Bohr cresceu tão intenso nos primeiros meses de 1927 que Heisenberg alegadamente explodiu em lágrimas em um ponto, e até mesmo conseguiu ferir Bohr com seus comentários afiados. Obviamente, havia muito em jogo para os 25 anos de idade.
No outono de 1927, as coisas tinham mudado completamente. A situação do emprego de Heisenberg foi resolvida com a sua nomeação para a Universidade de Leipzig. E Bohr apresentou a uma conferência no Lago Como, Itália, o seu argumento de complementaridade. Um mês depois, em outubro de 1927, Born e Heisenberg, falando à conferência de física Solvay em Bruxelas, Bélgica, chegou ao ponto de declarar a mecânica quântica como completa e irrevogável.
“A teoria rende muito, mas dificilmente nos aproxima do segredo do Antigo. Em todo caso, estou convencido de que Ele não joga dados”.
-Einstein, escrevendo para Max Born, 4 de dezembro de 1926.
Nem todos concordaram com a nova interpretação, ou com a declaração de Born e Heisenberg sobre o trabalho futuro. Einstein e Schrödinger estavam entre os mais notáveis dissidentes. Até o final de suas vidas, eles nunca aceitaram plenamente a doutrina de Copenhague. Einstein estava insatisfeito com a confiança nas probabilidades. Mas ainda mais fundamentalmente, ele acreditava que a natureza existe independentemente do experimentador, e os movimentos das partículas são determinados com precisão. A tarefa do físico é descobrir as leis da natureza que regem esses movimentos, o que, no final, não exigirá teorias estatísticas. O fato de que a mecânica quântica parecia consistente apenas com os resultados estatísticos e não podia descrever completamente cada movimento era para Einstein uma indicação de que a mecânica quântica ainda estava incompleta. Interpretações alternativas foram propostas desde então e agora estão sendo seriamente consideradas.
Visitar nossa exposição de Einstein para os debates de Bohr-Einstein.
As objeções de Einstein e outros não obstante, Bohr, Heisenberg, e seus colegas conseguiram assegurar a aceitação de sua interpretação pela maioria dos físicos da época. Eles fizeram isso, tanto apresentando a nova interpretação em viagens de palestras ao redor do mundo e demonstrando que funcionou. Os êxitos da teoria atraíram naturalmente muitos dos melhores estudantes para institutos como o de Heisenberg, alguns vindos de países tão distantes como a América, Índia e Japão. Esses estudantes brilhantes, alimentados pela doutrina de Copenhague e educados na nova mecânica quântica, formaram uma nova e dominante geração de físicos. Aqueles na Alemanha e na Europa Central levaram consigo as novas idéias ao se dispersarem pelo mundo durante os anos 30 e 40, na esteira da ascensão de Hitler ao poder na Alemanha.