Negotovost Heisenberg - vrata mikrokozmosa

Ko je mladi Max Planck svojem učitelju povedal, da želi nadaljevati študij teoretične fizike, se je nasmehnil in mu zagotovil, da z znanstvenikom ni bilo nikakršne zveze - potrebno je samo »očistiti hrapavost«. Žal mi je! Skozi prizadevanja Plancka, Niels Bohrja, Einsteina, Schrödingerja itd. Vse se obrne na glavo in tako temeljito, da se ne boste vrnili nazaj in pred cesto. Nadalje - več: med splošnim teoretičnim kaosom se nenadoma pojavlja, na primer, negotovost Heisenberg. Kot pravijo, preprosto nismo imeli dovolj. Na prelomu 19. in 20. stoletja so znanstveniki odprli vrata neznani regiji elementarnih delcev, tam pa je Newtonova znana mehanika propadla.

Zdi se, "pred", vse je v redu - to je fizično telo, tukaj so njegove koordinate. V "normalni fiziki" lahko vedno vzamete puščico in jo natančno "potegnete" v "normalni" predmet, celo premikate. Pogrešam, teoretično, je izključena - Newtonovi zakoni se ne motijo. Ampak tukaj predmet študija Zrno, molekula, atom postane manjše. Najprej izginejo natančne obrise objekta, nato pa v opisu zdi verjetnostne ocene povprečnih stopenj za plinske molekule, in končno, koordinate molekule so "povprečni", vendar pa lahko rečemo o molekula plina: je bodisi tu ali tam, vendar je najverjetneje , nekje na tem področju. Čas poteka in problem rešuje Heisenbergova negotovost, potem pa, in zdaj - poskusite dobiti "teoretično puščico" v predmet, če je "v regiji najverjetnejših koordinat." Ali je šibko? In kaj je ta predmet, kakšne so njegove dimenzije, oblike? Vprašanj je bilo več kot odgovorov.

Kaj pa atom? Poznan planetarni model je bil predlagan leta 1911 in je takoj povzročil veliko vprašanj. Najpomembnejše je: kako negativni elektron ostane v orbiti in zakaj ne pade na pozitivno jedro? Kot pravijo zdaj - dobro vprašanje. Treba je opozoriti, da so bili vsi teoretični izračuni v tem času izvedeni na podlagi klasične mehanike - negotovost Heisenberg še ni vzela častnega mesta v teoriji atoma. To dejstvo znanstvenikom ni omogočilo, da bi razumeli bistvo mehanike atomov. Odsotni atom Niels Bohr - stabiliziral ga je s svojo domnevo, da ima elektron z orbitalnimi ravnmi, na katerih ne oddaja energije, tj. Ne izgubite in ne pade na jedro.

Študija kontinuitete energetskih stanj atomov je že dala zagon razvoju povsem nove fizike - kvantne fizike, na začetku katere je Max Planck leta 1900 zadržal. Odkril je pojav kvantizacija energije, in Niels Bohr je našel vlogo. Vendar pa se je v prihodnosti izkazalo, da je bilo povsem napačno opisati model atoma s klasično mehaniko makrokozma, ki je za nas razumljiva. Celo čas in prostor v pogojih kvantnega sveta pridobita povsem drugačen pomen. Do takrat poskusi teoretičnih fizikov, da matematično planetarni atomski model se je končalo z večnadstropnimi in neučinkovitimi enačbami. Problem je bil rešen z uporabo razmerja negotovosti Heisenberg. Ta presenetljivo skromen matematični izraz povezuje negotovosti prostorske koordinate Delta-x in hitrost Delta-v z maso delcev m in konstanto Planck h:.

Delta-x * Delta-v> h / m

Zato je temeljna razlika med mikro in makrokozmosom: koordinate in hitrost delcev v mikroreli niso definirane v določeni obliki - imajo verjetnostni značaj. Po drugi strani pa princip Heisenbergja na desni strani neenakosti vsebuje povsem konkretno pozitivno vrednost, kar pomeni, da se izniči nič vrednost vsaj ene od negotovosti. V praksi to pomeni, da se hitrost in položaj delcev v subatomskem svetu vedno določata z netočnostjo in nikoli ni nič. V točno enakem pretiranem položaju Heisenbergova negotovost povezuje druge pare povezanih značilnosti, na primer negotovosti v zvezi z energijo Delta-E in čas Delta-t:

Delta-Edelta-t> h

Bistvo tega izraza je, da je nemogoče istočasno izmeriti energijo atomskega delca in čas, v katerem ga ima, brez negotovosti njenega pomena, saj merjenje energije traja nekaj časa, v katerem se bo energija slučajno spremenila.