Zasada nieoznaczoności Heisenberga w mechanice kwantowej

24.05.2019

Zasady nieoznaczoności Heisenberga są jednym z problemów mechaniki kwantowej, ale najpierw zwracamy się do rozwoju nauki fizycznej jako całości. Pod koniec XVII wieku Isaac Newton Współczesna mechanika klasyczna została ułożona. To on sformułował i opisał swoje podstawowe prawa, za pomocą których można przewidzieć zachowanie ciał wokół nas. Pod koniec XIX wieku przepisy te wydawały się niezniszczalne i miały zastosowanie do wszystkich praw natury. Zadania fizyki jako nauki wydawały się być rozwiązane. zasada nieoznaczoności heisenberga Naruszenie praw Newtona i narodziny mechaniki kwantowej

Ale, jak się okazało, w tym czasie o właściwościach Wszechświata było o wiele mniej, niż się wydawało. Pierwszy kamień, który złamał harmonię mechaniki klasycznej, był nieposłuszny prawom propagacji fal świetlnych. Tak więc nauka o elektrodynamice, która była wówczas dość młoda, została zmuszona do wypracowania zupełnie innego zestawu zasad. A dla fizyków teoretycznych był problem: jak doprowadzić oba systemy do jednego mianownika. Nawiasem mówiąc, nauka wciąż pracuje nad swoim rozwiązaniem.

zasady heisenberga Mit wszechstronnej mechaniki newtonowskiej został ostatecznie zniszczony dzięki głębszym badaniom. struktury atomowe. Brytyjczycy Ernest Rutherford odkrył, że atom nie jest niepodzielną cząstką, jak wcześniej sądzono, ale sam zawiera neutrony, protony i elektrony. Co więcej, ich zachowanie jest całkowicie niezgodne z postulatami mechaniki klasycznej. Jeśli w makrokosmosie grawitacja w dużej mierze determinuje naturę rzeczy, w świecie cząstek kwantowych jest to niezwykle mała siła oddziaływania. Tak więc położono fundamenty mechaniki kwantowej, w której również działały ich własne aksjomaty. Jedną z ilustracyjnych różnic między tymi najmniejszymi systemami ze świata, do którego przywykliśmy, była zasada niepewności Heisenberga. Wyraźnie wykazał potrzebę doskonałego podejścia do tych systemów.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

W pierwszym ćwierćwieczu XX wieku mechanicy kwantowi stawiali pierwsze kroki, a fizycy na całym świecie uświadamiali sobie, co następuje po nas ze swoich pozycji i co otwiera perspektywę. Niemiecki fizyk teoretyczny Werner Heisenberg sformułował swoje słynne zasady w 1927 roku. Zasady Heisenberga polegają na tym, że niemożliwe jest obliczenie jednocześnie pozycji przestrzennej i prędkości obiektu kwantowego. Główną przyczyną tego jest fakt, że podczas pomiaru już działamy na zmierzonym systemie, a tym samym go rozbijając. Jeśli w znanym makro-świecie oceniamy obiekt, a następnie rzucając na niego okiem, widzimy z niego odbicie światła.

zasady nieoznaczoności heisenberga Jednak zasada nieoznaczoności Heisenberga mówi, że nawet w makrokosmosie światło nie wpływa na mierzony przedmiot, aw przypadku cząstek kwantowych fotony (lub jakiekolwiek inne pochodne pomiary) mają znaczący wpływ na cząstkę. Równocześnie warto zauważyć, że fizyka kwantowa może mierzyć prędkość osobno lub oddzielnie pozycję ciała w przestrzeni. Ale im dokładniejsze są nasze odczyty prędkości, tym mniej wiemy o pozycji przestrzennej. I odwrotnie. Oznacza to, że zasada nieoznaczoności Heisenberga stwarza znane trudności w przewidywaniu zachowania cząstek kwantowych. Dosłownie wygląda tak: zmieniają swoje zachowanie, gdy staramy się je obserwować.