Quantum mechanics, sejak kelahirannya di awal abad ke-20, selalu dikaitkan dengan satu gagasan mendasar yang memisahkannya dari mekanika klasik: prinsip ketidakpastian (uncertainty principle). Prinsip ini, yang pertama kali dirumuskan oleh Werner Heisenberg, menyatakan bahwa kita tidak pernah dapat mengetahui secara bersamaan posisi dan momentum suatu partikel dengan ketelitian tak terbatas. Semakin tepat kita mengetahui posisi, semakin kabur informasi mengenai momentumnya — dan sebaliknya.
Dengan demikian, mekanika kuantum tetap menghasilkan hubungan matematis yang konsisten antar-besaran fisis, tetapi hubungan tersebut berbeda sifatnya dibandingkan dengan hukum deterministik dalam mekanika Newton. Jika pada mekanika klasik besaran-besaran seperti kecepatan, gaya, atau posisi dapat dipastikan dan diproyeksikan ke masa depan, maka dalam wilayah atomik, hasil pengamatan selalu menyisakan ruang ketidakpastian.
Hal ini tidak berarti bahwa hukum sebab-akibat hilang sama sekali. Sebab dan akibat tetap ada, namun dalam mekanika kuantum interpretasinya harus dilakukan dengan lebih hati-hati. Interaksi antara pengamat dan sistem, atau cara pengukuran yang dilakukan, dapat memengaruhi hasil. Dengan kata lain, pengukuran bukan sekadar “mencatat realitas”, tetapi juga berperan dalam membentuk realitas yang kita amati.
Perbedaan yang paling tajam dengan mekanika Newtonian terletak pada prediksi masa depan. Dalam fisika klasik, jika posisi dan momentum awal sebuah partikel diketahui dengan tepat, maka keadaan partikel di masa depan dapat dihitung dengan hukum Newton. Namun, dalam mekanika kuantum, karena posisi dan momentum tidak dapat ditentukan dengan akurasi penuh, maka ramalan terhadap masa depan partikel hanya bisa dilakukan secara probabilistik.
Dengan demikian, masa depan partikel “tidak diketahui” bukan karena hukum fisika gagal, melainkan karena kondisi saat ini sendiri tidak pernah bisa didefinisikan dengan sempurna. Mekanika kuantum tidak berbicara tentang kepastian “apa yang akan terjadi”, melainkan tentang kemungkinan “apa yang mungkin terjadi”. Inilah sebabnya konsep probabilitas menjadi pusat dalam seluruh kerangka teori kuantum. Singkatnya, kuantum mengajarkan bahwa:
- Realitas mikro tidak pernah hadir dalam bentuk deterministik murni.
- Prediksi ilmiah berubah dari kepastian menjadi distribusi kemungkinan.
- Ketidakpastian bukan kelemahan teori, melainkan fondasi dari cara alam bekerja pada skala terkecil.
Maka, jika mekanika klasik adalah dunia kepastian, mekanika kuantum adalah dunia kemungkinan. Kita hidup di antara keduanya — sebab di skala manusia, hukum Newton masih berlaku, tetapi di kedalaman atom, hukum kuantumlah yang berbicara.
Quantum mechanics also produces a relationship between observed quantities, but the principle of uncertainty suggests that the quantity observed is different in the atomic region.
Cause and effect are still related to quantum mechanics but require careful interpretation.
In quantum mechanics the provision of future characteristics such as newtonian mechanics is not possible, since the initial position and momentum of the particle can not be obtained with sufficient accuracy.
The future of the particle is unknown because the present is unknown. Quantities whose relationships are explored by quantum mechanics are: probability.