Bezwaren van Einstein tegen het onzekerheidsprincipe

Bohr (links) en Einstein in 1925.

De fotondoos zoals getekend door Bohr in 1930. Het massaverlies door het uitzenden van een foton wordt hier gecomponseerd door het gewichtje onderaan.

Einstein, die zelf tot in 1922 aan de kwantumtheorie heeft bijgedragen, heeft de Kopenhaagse interpretatie nooit willen aanvaarden. De allereerste keer dat Einstein zijn bezwaren in de openbaarheid bracht was bij de 5de Solvayconferentie te Brussel in 1927.

Beroemd is echter vooral de avondlijke discussie tussen Einstein en Bohr tijdens de zesde Solvay-Conferentie in 1930 te Brussel. Einstein legde Bohr een gedachtenexperiment voor dat bekend is onder de naam ‘de fotondoos’. Hierbij gaat het om een geïsoleerde doos gevuld met straling en die uitgerust is met een klokmechanisme dat een sluiter gedurende een heel kort intervalletje opent. We nemen aan dat de doos van te voren zeer goed gewogen is. Nadat de sluiter geopend is geweest hebben we volgens Einstein nu een keus: ofwel wegen we de doos opnieuw, en bepalen zo hoeveel massa er verdwenen is. Gebruikmakend van de relatie E = mc2 kunnen we zo de energie van het ontsnapte foton achterhalen. Ofwel, we openen de doos en lezen het klokmechanisme af om te bepalen wanneer de sluiter geopend is geweest. Nu kennen we ook de vertrektijd van het foton. Bohr legt het bezwaar van Einstein uit als een poging de onzekerheidsrelatie tussen energie en tijd te ontkrachten; d.w.z.dat Einstein zou willen aantonen dat tijd en energie wel gelijktijdig kunnen worden bepaald. Steunend op de algemene relativiteitstheorie van Einstein, kan Bohr laten zien dat  de gang van de klok onzeker is, en dat dus de openingstijd van de klok onbekend is. Onder de omstandigheden waarin we de energie van het foton kunnen bepalen, kunnen we dus zijn vertrektijd niet precies achterhalen. Zijn eigen (algemene) relativiteitstheorie doet Einstein hier de das om!