Beim Studium der Newtonschen Mechanik (Klassische Mechanik) ist Ihnen vielleicht aufgefallen, dass die Kenntnis der Ausgangsposition und des Moments (Masse und Geschwindigkeit) aller Teilchen, die zu einem System gehören, können wir ihre Wechselwirkungen berechnen und vorhersagen, wie sie sich entwickeln werden wird sich verhalten. Für die Quantenmechanik ist dieser Prozess jedoch etwas komplexer.
Ende der 1920er Jahre formulierte Heisenberg das sogenannte Unsicherheitsprinzip. Nach diesem Prinzip können wir Ort und Impuls eines Teilchens nicht genau und gleichzeitig bestimmen.
Das heißt, in einem Experiment kann man nicht gleichzeitig den genauen Wert der px-Momentkomponente eines Teilchens und auch den genauen Wert der entsprechenden Koordinate bestimmen, x. Stattdessen wird die Genauigkeit unserer Messung durch den Messvorgang selbst so begrenzt, dass px. x≥, wobei px als Unsicherheit von. bekannt ist px, und die x-Position zum gleichen Zeitpunkt ist die Unsicherheit x. Hier
(Es liest sich durchgestrichenes h) ist ein vereinfachtes Symbol für
Der Grund für diese Unsicherheit liegt nicht in den Apparaturen zur Messung physikalischer Größen, sondern in der Natur von Materie und Licht.
Um beispielsweise die Position eines Elektrons zu messen, müssen wir es sehen und dazu beleuchten (Grundprinzip der geometrischen Optik). Darüber hinaus wird die Messung genauer, je kürzer die Wellenlänge des verwendeten Lichts ist. In diesem Fall sagt die Quantenphysik, dass Licht von Teilchen (Photonen) gebildet wird, deren Energie proportional zur Frequenz dieses Lichts ist. Um die Position eines Elektrons zu messen, müssen wir daher ein sehr energiereiches Photon darauf fokussieren, denn je höher die Frequenz, desto kürzer die Wellenlänge des Photons.
Um das Elektron zu beleuchten, muss das Photon jedoch mit ihm kollidieren, und dieser Vorgang überträgt sich Energie auf das Elektron, das seine Geschwindigkeit ändert, wodurch es unmöglich wird, seinen Impuls mit. zu bestimmen Präzision.
Dieses von Heisenberg vorgeschlagene Prinzip gilt nur für die subatomare Welt, da die auf einen makroskopischen Körper übertragene Photonenenergie seine Position nicht ändern könnte.
Von Kléber Cavalcante
Abschluss in Physik
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-incerteza.htm