Määramatuspõhimõte peitub kvantmehaanika tasandil, kuid selle täielikuks analüüsimiseks pöördugem füüsika kui terviku arengu poole. Isaac Newton ja Albert Einstein on ehk kõige kuulsamad füüsikud inimkonna ajaloos. Esimene sõnastas 17. sajandi lõpul klassikalise mehaanika seadused, millele alluvad kõik meid ümbritsevad kehad, planeedid, mis alluvad inertsile ja gravitatsioonile. Klassikalise mehaanika seaduste areng viis teadusmaailma 19. sajandi lõpu poole arvamusele, et kõik põhilised loodusseadused on juba avastatud ja inimene suudab seletada mis tahes nähtust universumis.
Einsteini relatiivsusteooria
Nagu selgus, avastati sel ajal vaid jäämäe tipp, edasised uuringud paiskasid teadlastele uusi, täiesti uskumatuid fakte. Nii avastati 20. sajandi alguses, et valguse levik (mille lõppkiirus on 300 000 km/s) ei allu kuidagi Newtoni mehaanika seadustele. Isaac Newtoni valemite kohaselt, kui liikuv allikas kiirgab keha või lainet, on selle kiirus võrdne allika kiiruse ja tema kiiruse summaga. Osakeste lainelised omadused olid aga teist laadi. Seda on näidanud arvukad katsed nendegaelektrodünaamikas, tol ajal noores teaduses, toimib hoopis teistsugune reeglistik. Juba siis tutvustas Albert Einstein koos saksa teoreetilise füüsiku Max Planckiga nende kuulsat relatiivsusteooriat, mis kirjeldab footonite käitumist. Kuid meie jaoks pole praegu oluline mitte niivõrd selle olemus, kuivõrd asjaolu, et sel hetkel ilmnes kahe füüsikavaldkonna põhimõtteline kokkusobimatus, et ühendada
mida, muide, teadlased püüavad tänapäevani.
Kvantmehaanika sünd
Aatomite struktuuri uurimine hävitas lõpuks müüdi kõikehõlmavast klassikalisest mehaanikast. Ernest Rutherfordi katsed 1911. aastal näitasid, et aatom koosneb veelgi väiksematest osakestest (mida nimetatakse prootoniteks, neutroniteks ja elektronideks). Pealegi keeldusid nad ka Newtoni seaduste järgi suhtlemast. Nende väikseimate osakeste uurimine tekitas teadusmaailma jaoks uued kvantmehaanika postulaadid. Seega ei peitu universumi ülim arusaam mitte ainult ja mitte niivõrd tähtede uurimises, vaid ka kõige väiksemate osakeste uurimises, mis annavad maailmast mikrotasandil huvitava pildi.
Heisenbergi määramatuse põhimõte
1920. aastatel astus kvantmehaanika esimesi samme ja ainult teadlased
mõistis, mis sellest meie jaoks järeldub. 1927. aastal sõnastas saksa füüsik Werner Heisenberg oma kuulsa määramatuse printsiibi, mis demonstreerib üht peamist erinevust mikrokosmose ja meile harjumuspärase keskkonna vahel. See seisneb selles, et kvantobjekti kiirust ja ruumilist asendit ei ole võimalik samaaegselt mõõta lihts alt seetõttu, et me mõjutame seda mõõtmise käigus, kuna ka mõõtmine ise toimub kvantide abil. Kui see on üsna banaalne: makrokosmoses olevat objekti hinnates näeme sellelt peegelduvat valgust ja teeme selle põhjal selle kohta järeldused. Kuid kvantfüüsikas mõjutab valguse footonite (või muude mõõtmistulistuste) mõju juba objekti. Seega tekitas määramatuse printsiip mõistetavaid raskusi kvantosakeste käitumise uurimisel ja ennustamisel. Samas on huvitaval kombel võimalik eraldi mõõta kiirust või eraldi keha asendit. Kui aga mõõdame samaaegselt, siis mida suuremad on meie kiirusandmed, seda vähem saame teada tegelikust asukohast ja vastupidi.
