Tämä epätarkkuus ilmaistaan pystysuorien komponenttien superpositiona. Tällainen superpositio ei kuitenkaan tarkoita, että “spin on joko tilassa $| \uparrow \rangle$ tai $| \downarrow \rangle$, emme vain tiedä kummassa” vaan on parempi sanoa, että “se on tilassa $| \uparrow \rangle$ ja $| \downarrow \rangle$ samaan aikaan”. Mikä saa meidät väittämään jotain tällaista? Lyhyesti sanottuna, vastaus on, että havaitsemme ilmiöitä, jotka ovat ristiriidassa ensimmäisen tulkinnan kanssa, mutta jotka voidaan selittää, jos ajatellaan spinin olevan molemmissa tiloissa samaan aikaan niin, että nämä tilat vieläpä vuorovaikuttavat keskenään. Tätä häkellyttävää ilmiötä nimeltään kvantti-interferenssi kutsutaan usein aaltoluonteeksi. Tässä osiossa esittelemme SG-kokeen version, joka tuo aaltoluonteen esiin.
 
Tutustutaan ensin hieman muokattuun Sternin-Gerlachin laitteistoon, joka näkyy kuvassa 1. Laitteeseen on lisätty magneetteja, jotka ohjaavat ensimmäisessä magneettikentässä ylöspäin tai alaspäin poikenneet spinit takaisin keskireitille yhdeksi atomisuihkuksi. Myöhemmin laitteistoon lisätään myös este, joka tukkii toisen reiteistä, esimerkiksi alemman. Tällöin vain ylöspäin poikennut atomisuihku pääsee jatkamaan ulos laitteesta.
 
Pysähdy hetkeksi miettimään järjestelyä, jotta voit vakuuttua siitä, että tämä laitteisto vastaa Kvanttitila-kohdassa esiteltyä tavallista SG-laitetta: kun alempi reitti on estetty, se että atomi pääsee ulos laitteesta, kertoo spinin olleen ylöspäin, eli se vastaa jälkeä valokuvauslevyn yläreunassa. Jos taas atomi ei pääse ulos, tiedämme spinin olleen alaspäin, joten se vastaa jälkeä valokuvauslevyn alareunassa. Muista, että ilman estettä molemmat atomisuihkut palaavat takaisin alkuperäiselle keskireitille.

Kuten superpositio-kohdassakin tapahtui, jotkut atomit pääsevät ulos viimeisestä laitteesta siitä huolimatta, että niiden on havaittu olleen “ylös”-tilassa aiemmin. Siispä viimeisestä laitteesta nähdään tulevan tilassa $S_z$- oleva atomisuihku. Tämä ilmentää Heisenbergin epätarkkuusperiaatetta.
  
Tähän asti koe on ollut hyvin samanlainen kuin aiemmin tarkasteltu, mutta lisätäänpä tähän juonenkäänne. Oletetaan, että poistamme esteen keskimmäisestä laitteesta. Mitä nyt tapahtuu viimeisestä laitteesta tulevalle, tilassa $S_z$- olevalle atomisuihkulle? Mietitäänpä hetki. Keskimmäisessä laitteessa atomisuihku jakautuu oikealle ja vasemmalle meneviin osiin, eli spintiloihin “oikea” ja “vasen”, jonka jälkeen ne ohjataan takaisin yhdeksi suihkuksi: voisi siis olettaa, että yksittäiset spinit ovat joko tilassa $| \leftarrow \rangle$ tai $| \rightarrow \rangle$, emme vain tiedä kummassa. Siispä kaikilla spineillä pitäisi olla hyvin määritelty vaakakomponentti, vaikka emme sen arvoa tiedäkään. Superpositio-sivulla esiteltyjen kokeiden mukaan atomisuihku, jolla on hyvin määritelty spinin vaakakomponentti, jakautuu pystysuuntaisessa SG-laitteessa ylös ja alas meneviin osiin. Voisimme siis kuvitella, että myös viimeisestä laitteesta tulisi ulos atomisuihku. Lisäksi, koska keskimmäisestä laitteesta on poistettu este, pitäisi atomeja päästä ulos enemmän kuin aiemmassa kokeessa.
  
Niin järkevältä kuin tämä vaikuttaakin, päättely on täysin väärin. Ja niin järjettömältä kuin se tuntuukin, oikea vastaus on, ettei viimeisestä laitteesta tule ulos spinin spiniä! Tuloksen erikoisuus tulee ehkä paremmin esiin, kun asian muotoilee näin: kun poistaa esteen, joka pysäytti osan spineistä, yksikään spin ei pääse ulos laitteesta, mutta jos tukkii jommankumman reitin esteellä, spinejä pääsee ulos. - Jos tämä ei olisi kokeellinen tulos, sivuuttaisimme sen välittömästi hölynpölynä! Mutta asian laita on niin, että luonto todella toimii näin. 

 

Miten voimme tulkita tai ymmärtää näin outoa ilmiötä? Ensinnäkin voidaan huomata, että esteen puuttuessa kaikki spinit taipuvat ylöspäin viimeisessä laitteessa, joten keskimmäisellä laitteella ei tällöin ole mitään vaikutusta spinien tilaan. Superpositio-kohdasta muistetaankin, että jos atomisuihku oli alun perin tilassa “ylös”, ei yksikään atomi poikennut alas toisessa SG-laitteessa, kun laitteiden välillä ei tapahtunut mitään.

Keskimmäinen SG-laite on kuitenkin olemassa, joten se jakaa välttämättä atomisuihkun vasemmalle ja oikealle meneviin osiin: tämä voidaan nähdä, kun kummalle vain reitille laitetaan este, ja atomien huomataan törmäävän siihen. Lisäksi, jos vain toiselle reitille päätyneet atomit päästetään jatkamaan matkaa, osa atomeista pääsee ulos myös viimeisestä laitteesta. Kysymys kuuluukin: miten voimme yhdistää nämä havainnot? Kvanttimekaniikka tarjoaa kauniin ja yksinkertaisen vastauksen, joka ei ehkä ole filosofisesti kovin tyydyttävä, mutta jossa on matematiikan vankkaa logiikkaa ja kvantitatiivista voimaa.

Superpositioperiaatteen mukaan spinin tila voidaan kirjoittaa toisten tilojen superpositiona eli summana. Erityisesti spineille, jotka lähtevät ensimmäisestä SG-laitteesta tilassa $| \uparrow \rangle$, voidaan kirjoittaa $| \uparrow \rangle = ( | \leftarrow \rangle + | \rightarrow \rangle ) / \sqrt{2}$. Tälle voidaan antaa vain epämääräinen sanallinen tulkinta: “ilman estettä spinit kulkevat molempia vaakatasossa jakautuvia reittejä pitkin ja sen jälkeen ne interferoivat keskenään siten, että lopputuloksena on hyvin määritelty pystysuuntainen spin-komponentti”.

Tämä on esimerkki ilmiöstä nimeltä kvantti-interferenssi. Toinen hyvin tunnettu esimerkki tästä ilmiöstä on kuuluisa kaksoisrakokoe: jos hiukkaselle annetaan kaksi rakoa, joista se voi kulkea ilman että tiedetään kummasta raosta se menee, se menee molemmista raoista ja interferoi itsensä kanssa. Kun koe toistetaan moneen kertaan ja päästetään raoista vain yksi hiukkanen kerrallaan, valokuvauslevylle kertyy pistemäisiä törmäysjälkiä. Näiden jälkien tiheys muodostaa interferenssikuvion, joka on matemaattisesti aivan samanlainen kuin aallolla.

Toteamme taas, että niin oudolta kuin tässä esitetty selitys ja formalisointi saattaakin tuntua, kokeelliset tulokset eivät sovi yhteen minkään toisen, yksinkertaisemman selityksen kanssa. Lisäksi kvanttimekaniikka on näyttänyt ennustusvoimansa lukuisissa, usein jopa mutkikkaammissa tilanteissa.