Intuicyjnie jest oczywiste, że mierząc i ważąc przedmioty duże i ciężkie, mierzymy je dość dokładnie - mało prawdopodobne jest, że waga pokaże nam, że mamy na wadze 2 kG, podczas gdy w rzeczywistości na wadze jest tylko 1 kg. Jeżeli jednak będziemy ważyć napompowany balon, to często waga pokaże nam, że nie mamy żadnego balonu, a czasem waga pokaże, że mamy 3 balony.
Skąd ta "losowość"? Powodem jest to, że stoimy nad wagą i oddychamy. Kiedy robimy wydech, pęd powietrza pcha balon w dół i zwiększa jego nacisk na wagę. Waga nie pokazuje więc ciężaru balonu, ale pokazuje siłę parcia naszego wydychanego powietrza.
Pewnie już się domyślacie, do czego zmierzam... Oczywiście zmierzam do najbardziej fundamentalnej zasady w fizyce: Zasady Komplementarności Bohra:
"Żaden opis zjawiska (częstki, układu) nie jest prawdziwy, jeżeli nie zawiera opisu fizyka opisującego.".
Aby uzmysłowić sobie dobitnie uniwersalność tej zasady, porównajmy różne wyniki tego samego pomiaru:
Wynik 1. "Fizyk znany i ceniony zważył coś i otrzymał wynik 1 kG"
Wynik 2. "Fizyk zważył coś i otrzymał wynik 1 kG i jednocześnie wykrywacz kłamstw pokazał, że fizyk skłamał"
Wynik 3: "Coś zostało zważone i dało wynik 1 kG"
Oczywiście różnych przypadków w rodzaju "fizyk, znany z poczucia humoru, dmuchał na balon" może być wiele.
Śmieszne jest to, w jaki sposób Bohr wpadł na to, żeby wprowadzić do opisu zjawisk opisy obserwatorów opisujących te zjawiska. Wszystko zaczęło się od odkrycia Zasady Nieoznaczoności Heisenberga, długo trwało, zanim fizycy zaakceptowali interpretację Bohra: akt pomiaru wpływa na układ tak, że uniemożliwia dokładne zmierzenie parametrów zaburzonych tym aktem. Dopiero wiele lat później Bohr zauważył, że zaburzenie układu jest tylko jedną z wielu przyczyn niedokładności lub nieprawdziwości pomiaru. Może być odwrotnie - obserwowany układ może zaburzać pracę obserwatora i zniekształcać wyniki obserwacji. Błędy systematyczne zawsze występują, więc każdy wynik każdego pomiaru musi zawierać opis możliwych błędów systematycznych... a nawet wtedy nie mamy pewności, czy opis zjawiska jest pełny.
Każdy pomiar obarczony jest błędami, nawet pomiar obiektów największych i najmasywniejszych. Kiedyś fizycy wierzyli w tzw. "świece standardowe", czyli supernowe typu Ia. Dzisiaj już wiadomo, że tylko mniejszość z nich spełnia kryteria "standardowości". Wyniki pomiarów tempa ekspansji Wszechświata zmieniają się z roku na rok.
Ale wróćmy do tych pomiarów najsubtelniejszy, które nas najbardziej interesują, np. pomiar spinu elektronu. Czy wiecie, co to jest spin? Niektórzy fizycy wyobrażają sobie spin jako coś w rodzaju magnetycznego momentu pędu. Lubię tę interpretację, gdyż obrazuje ona, jak subtelne są rzeczy, które próbujemy zmierzyć. Czy ktoś z Was pamięta, jaka jest wartość tego momentu pędu, choćby w porównaniu z momentem pędu elektronu na "orbicie" atomu wodoru? Ile razy delikatniejszy jest spin w porównaniu z klasycznym momentem pędu? Jest to liczba tak mała, że nie pamiętam jej... a może fizycy nawet nie próbowali tej wartości oszacować, bo intuicja im mówi, że nie warto - że to zbyt mała liczba , aby kiedykolwiek udało im się ją oszacować.
Oto dlaczego wynik pomiaru spinu elektronu zawsze jest losowy. Elektron ma spin, ale pomiar tego spinu jest obarczony tak wielkimi błędami, że praktycznie wyniki tych pomiarów są całkowicie losowe. Wagą do ważenia lokomotyw próbujemy ważyć balony. Wyniki pomiaru balonu za pomocą takiej wagi będą zawsze losowo wychodzić tylko dwa: +1 albo -1
