Постављен је стварни почетак принципа модерне науке Исаац Невтон формулисање основних закона класичне механике крајем КСВИИ века. Правилности које је он извео тако су глатко објасниле феномене природе који постоје око човека: гравитација, ротације небеских тела и тако даље - што је заправо покренуло теоријски научно знање у физици. Током наредних две стотине година развила се класична Невтонова механика, освајајући све сложеније феномене нашег света. Крајем 19. века међу научницима је постојало мишљење да су проблеми физике као науке практично исцрпљени. Претпостављало се да је она била у стању да буквално све објасни и да је у њеном пољу остало само неколико мањих задатака.
Принцип Лапласовог детерминизма
Као што можете видети, успех невтонске механике дао је значајан допринос оптимистичком погледу на људске способности у знању и утицају на природу. Суштина таквог оптимизма у погледу знања о околном свету био је концепт детерминизма научника Пјера Симона Лапласа. Он је изразио мишљење да ће ускоро научници научити не само сазнати специфично стање физичких феномена, већ и на основу тога и предвидети будуће појаве. Тако, на примјер, трчање камена, не можемо увијек погодити точно гдје ће слетјети. Али израчунавањем његове масе, момента који је дала и правца кретања, можемо јасно израчунати где пада на земљу. Отприлике иста (иако не увек реална због многих фактора) могућност израчунавања тренутног стања било које супстанце и феномена, а тиме и предвиђање њене судбине у будућности, нацртана је на исти начин у представљању Лапласа и многих других научника.
Рођење Ајнштајнове теорије релативности и квантне механике
Болно разарање ових идеја било је откриће почетком 20. века невероватних својстава света субатомских честица, укључујући и искуство Јунг-а. Први ударац наизглед нераскидиву истину Њутнових закона био је израчунавање брзину светлости који се није уклапао у класичну механику, због чега су се закони потоњих морали исправити. Алберт Ајнштајн је то успео 1905. Паралелно са рођењем Ајнштајнове теорије релативности, која је открила везу између простора и времена и поново била у стању да доследно објашњава природу на великој свемирској скали, рођена је друга наука - квантна механика. И ускоро је откривено да субатомске честице живе по потпуно јединственим законима које ни Невтон ни Еинстеин нису могли објаснити. У двадесетим годинама, она је наговестила још веће потешкоће од оних с којима се физичари суочавају раније.
Вернер Хеисенберг и његов принцип несигурности
Немачки научник Вернер Хеисенберг први је схватио да Лапласов детерминизам није применљив на овај микроскопски свет. Чињеница је да, проводећи истраживања у нашем макрокосмосу, ми некако утичемо на елементе који се проучавају. Али свако посматрање квантног света уводи пертурбацију у његово понашање. Да погледамо тамо, морамо "бацити" фотоне који су по величини упоредиви са протонима, неутронима, електронима и на тај начин значајно утичу на њих, стављајући крај било ког експеримента. Према теоретским прорачунима Хеисенберга, могли бисмо тачно израчунати или позицију честице у простору, или њену брзину, али никад једну, а другу одједном.
Јунгово двоструко искуство
Енглески научник Томас Јун, на прелазу из 18. у 19. и 19. век, поставио је експеримент који је открио феномен физике сметње светлости. У том тренутку, међу научницима је била расправа о томе шта чини светлост: корпускуларне честице или талас. Јунгово искуство је било како слиједи. Пустио је светло на екран кроз тањур, у којем су изрезани два прореза. Ако би се светлост састојала од најмањих честица, онда би се на екрану рефлектовале само две светле траке, а честице би јасно пролазиле кроз два отвора. Али Јунгово искуство је показало да светло оставља интерференцијски узорак на екрану. То је због њене природе вала. Талас, сударајући са плочом за баријеру, разбија се на два дела, пошто је већ прошао. Али даље на путу до екрана, амплитуда таласа једног судара са другим, међусобно се угасе, стварајући мању и већу концентрацију светлости на различитим местима. Тада је експеримент био директан доказ таласне природе светлости. Али са даљим открићима појавила су се нова питања. Мак Планцк је успио доказати да се свјетлосни вал још увијек састоји од дискретних дијелова - фотона. Зашто се онда не понашају као честице? Већ у 20. веку физичари су више пута понављали Јунгово искуство, водећи рачуна да се светло понаша као талас. Претпостављено је да су се истовремено фотони које емитују зраке чинили да се међусобно боре, стварајући такву слику из бројних бендова. Очигледне честице су се такође понашале - електрони, који су, по свим идејама физичара, свакако требали имати својства корпускуларне. Да би се то питање разјаснило, направљен је експеримент у којем су електрони ослобођени само један по један. Изгледа једно Електрон мора јасно да лети кроз једну рупу и остави траг на екрану на једном од два места. Парадоксално, сметње се понављају. Али заиста изненађујућа чињеница је да су сви покушаји да се успоставе суперсензитивни уређаји и открију путања кретања сваког електрона довели до чињенице да се он почео понашати као честица. Интерференција је нестала. И то није због слабих техничких могућности, већ дословно због неизвјесности саме природе. Честица једноставно није на једном одређеном мјесту. Путања његовог кретања може се дефинисати само као вероватноћа. То јест, може буквално бити на неколико места истовремено и проћи кроз све могуће трајекторије (једна честица буквално пролази кроз једну и кроз други прорез). Ова невероватна особина названа је нелокалност субатомских елемената и показала је њихову двојну природу таласних честица.