INCERTEZA > Implicações As relações de Heisenberg não refletem uma limitação prática dos nossos dispositivos de medição. Ao contrário, elas expressam uma característica intrínseca dos observáveis quânticos. As relações de incerteza estão distantes da descrição determinística da natureza fornecida pela mecânica clássica, i.e., a descrição em termos de corpos que são caracterizados em qualquer instante por propriedades cinemáticas bem definidas (valores de posição e momentum), que podem ser previstos – em princípio - com precisão infinita. Posição e momentum são observáveis bem definidas na mecânica quântica também. Entretanto, como apontado por Heisenberg, ‘caso se queira ser claro sobre qual o significado de ‘posição de um objeto’, por exemplo de um elétron [...], então deve se especificar experimentos definidos pelos quais a ‘posição de um elétron’ pode ser medida [...].’

Nós sabemos muito bem como medir a velocidade ou a posição de uma partícula quântica. Mas, neste caso, nós dificilmente conseguimos pensar em posição e momentum como tendo valores bem definidos independentemente do contexto preciso de suas observações. (Ver complementaridade e sobreposições para discussão aprofundada.)

Além de suas profundas implicações filosóficas, as relações de Heisenberg são um princípio empírico de alcance mais amplo. Elas explicam, por exemplo, porque a procura por partículas minúsculas demanda aceleradores gigantescos: um tamanho pequeno estando acoplado a um grande momentum, as partículas precisam ser aceleradas até energias enormes para que se possa explorar escalas de comprimento infinitesimais.

Entre as implicações fundamentais das relações de incerteza posição/velocidade, nós podemos mencionar a difração de feixes de partículas (ver evidência experimental) e a indiscernibilidade de partículas quânticas.

As relações de incerteza Tempo/energia têm importante implicações empíricas também. Um exemplo é fornecido pela impossibilidade de determinar simultaneamente, com precisão arbitrária, a fase que caracteriza o aspecto ondulatório de um campo de luz e o número de fótons que caracteriza seu aspecto corpuscular. Isso acontece porque o tempo entra na definição da fase do campo, enquanto que o número de fótons determina a energia do campo. De modo análogo, quando consideramos o fóton emitido no decaimento de um átomo excitado, é impossível prever tanto quando o fóton será emitido e qual será sua frequência (a energia do fóton e a frequência estão ligadas pelas relações de de Broglie). Isso justifica porque a meia-vida do átomo, i.e. o tempo médio que o átomo permanece excitado antes de emitir radiação, está ligado à largura natural das linhas espectrais, i.e. a largura da distribuição de dos fótons emitidos.

As flutuações quânticas são responsáveis por diversos efeitos fundamentais. Nós mencionamos dois, que possuem um papel chave na eletrônica e na astrofísica respectivamente: tunelamento quântico (partículas ‘atravessando’ uma barreira de potencial que elas não poderiam vencer de modo algum de acordo com a mecânica clássica) e a evaporação de buracos negros (dos quais, por definição, nenhuma energia deveria escapar: vazamentos acontecem por causa de flutuações quânticas).

As partículas virtuais são amplamente utilizadas em teoria quântica de campos como um conceito útil para visualizar interações (subatômicas) elementares e desenvolver os cálculos relacionados. Alguns efeitos observados na escala atômica podem ser explicados por modelos que envolvem partículas virtuais (um exemplo é o efeito Casimir, i.e. a atração entre dois espelhos neutros de frente um para o outro).