Heisenberg'in belirsizliği - mikrokozmos için kapı

Genç Max Planck öğretmenine teorik fizik eğitimine devam etmek istediğini söylediğinde gülümsedi ve ona bilimadamıyla ilgisi olmayan, yalnızca "pürüzleri temizlemek" için ona güvence verdi. Heyhat! Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger ve diğerlerinin çabalarıyla, her şey ters çevrildi ve böylece iyice geri dönmeyecek ve yolun ilerisinde olacak. Dahası - genel teorik karışıklıklar arasında aniden ortaya çıkıyor, örneğin Heisenberg'in belirsizliği. Dedikleri gibi yeterince şey yoktu. 19-20 yüzyılın başlarında, bilim adamları temel parçacıkların bilinmeyen bir alana açıldı ve Newton'un tanıdık mekaniği başarısız oldu.

Görünüşe göre, "önce", hepsi iyi - bu fiziksel beden, işte onun koordinatları. "Normal fizik" de her zaman bir ok alıp "normal" bir nesneye, hatta hareket ettirerek "poke" edebilirsin. Kayıp, teorik olarak, hariç - Newton yasaları yanlış değildir. Ancak burada araştırma nesnesi daha küçük hale gelir - bir tane, bir molekül, bir atom. Birincisi, cismin tam konturları kaybolur, daha sonra açıklamasında, gaz moleküllerinin ortalama hızlarının olasılık tahminleri ortaya çıkar ve nihayet moleküler koordinatlar "ortalama" olur ve gaz molekülünün burada ya da orada olduğu söylenebilir, ancak muhtemelen , Bu alandaki bir yerlerde. Zaman geçecek ve sorun Heisenberg'in belirsizliği tarafından çözülecek, ancak bu daha sonra ve şimdi ... "En olası koordinatların bulunduğu bölgede" ise nesneye "teorik bir ok" çalışmaya çalışın. Zayıf mı? Ve bu nesne nedir, boyutları ve biçimleri nedir? Cevaplardan daha fazla soru vardı.

Peki atom ne olacak? Ünlü gezegen modeli 1911'de önerildi ve hemen birçok soruna neden oldu. Ana şey şöyledir: Negatif elektron nasıl yörüngede tutuluyor ve neden olumlu çekirdeğe düşmüyor? Şu anda söyledikleri gibi, bu iyi bir soru. Şu anki tüm teorik hesaplamaların klasik mekanik temel alınarak gerçekleştirildiğine dikkat edilmelidir - Heisenberg'in belirsizliği henüz atom teorisinde onurlu bir yer tutmadı. Bilim insanının atom mekaniğinin özünü anlamasına izin vermeyen bu gerçekti. "Kurtarıcı" atomu Niels Bohr - elektronun yörünge seviyelerine sahip olduğu, enerjisinin yayılmadığı varsayımıyla ona istikrar verdi; Onu kaybetme ve çekirdeğe düşme.

Atomun enerji hallerinin sürekliliğinin incelenmesi, tamamen yeni bir fizikin, yani Max Planck'un 1900'lü yıllarda geride bıraktığı kuantum fiziğinin gelişmesine ivme kazandı. Enerji kuantizasyonu fenomenini keşfetti ve Niels Bohr uygulamasını buldu. Bununla birlikte, gelecekte bir atom modelini, anlaşılabilir bir makro dünyanın klasik mekaniği ile tanımlamak tamamen yanlış olur. Kuantum dünyasının koşulları altında bile zaman ve mekan tamamen farklı bir anlam kazanıyor. Teorik fizikçilerin, gezegen atomunun matematik modelini vermeye yönelik çabaları, çok katlı ve etkisiz denklemlere neden olmuştur. Sorun Heisenberg belirsizlik ilişkisini kullanarak çözülmüştür. Bu şaşırtıcı düzeyde mütevazi matematiksel ifade, uzamsal koordinat belirsizliklerini ve Δv hızını, m parçacığının kütlesi ve Planck sabiti h: ile ilişkilendirir.

Δx * Δv> h / m

Mikro ve makrokozm arasındaki temel farklılık: Mikro dünyadaki parçacıkların koordinatları ve hızları belirli bir biçimde tanımlanmamaktadır - olasılıkları vardır. Öte yandan, eşitsizliğin sağ tarafındaki Heisenberg ilkesi, belirsizliklerin en azından birinin sıfır değerinin elimine edildiğini ima eden tamamen somut pozitif bir değer içerir. Uygulamada, bu, atom altı dünyadaki parçacıkların hız ve konumunun her zaman yanlışlıkla belirlendiği ve asla sıfır olmadığı anlamına gelir. Heisenberg belirsizliği, tam olarak aynı kısaltılmada, bağlantılı diğer özellik çiftlerini birbirine bağlar; örneğin, enerji belirsizliği ΔE ve zaman Δt:

ΔЕΔt> h

Bu ifadenin özü, bir atom parçacığının enerjisini ve değerinin belirsizliği olmaksızın eş zamanlı olarak ölçmek imkansız olmasıdır, çünkü enerjinin ölçümü, enerjinin rasgele değiştiği süre alır.