O načelodajenesigurnost, koji se također naziva Heisenbergovim principom neizvjesnosti, prvi put je navedeno u 1927, njemački fizičar WernerHeisenberg (1901-1976). Ovo načelo ukazuje na to da nije moguće izmjeriti, istovremeno i sa točnost, izravno povezane količine, kao što su brzina i položaj tijela.
Izgledtakođer: Aspekti kvantne teorije
Sažetak načela nesigurnosti
Načelo nesigurnosti povezuje dvije veličine, poput položaja i impulsa ili energije i vremena, kroz umnožak nesigurnosti mjerenja izvršenih na njima.
Prema principu nesigurnosti, što je točniji položaj tijela, to je manje precizno mjerenje njegovog zamaha.
Načelo nesigurnosti kaže da nam je nemoguće s potpunom preciznošću i istovremeno znati dvije povezane fizikalne veličine, koje se nazivaju i kanonski konjugirane veličine.
Koji je Heisenbergov princip nesigurnosti?
O Heisenbergov princip nesigurnosti čudan je teoretski rezultat dobiven proračunima na području Kvantna mehanika, čija je osnova upravo ovaj princip. Znanjem klasične fizike vjerovalo se da, znajući početni položaj i brzinu, više konkretno količinu pokreta, tijela ili sustava tijela, bilo bi moguće predvidjeti njegovo ponašanje u buduće trenutke. Na taj bi način bilo moguće izračunati
položajima kasnije, utvrđujući njegov putanja, vrijednosti od ubrzanje,brzina,energija, itd. Međutim, princip nesigurnosti pokazuje da čak i kad bismo imali višepotrebno mjernih instrumenata koji su nam pri ruci, ne bismo mogli znati, istovremeno i sa točnost, veličina poput položaj i količinaukretanje ilienergije i pauzauvrijeme istog tijela.Izgledtakođer: Količina kretanja
Dakle, prema ovom principu, ako možemo odrediti položaj tijela s potpuno preciznošću, potpuno ćemo izgubiti mjeru njegova količinaupokret, budući da će se nepreciznost oko toga smatrati beskonačnom. Isto tako, ako budemo sigurni u količinu kretanja tijela, neće biti moguće znati njegov položaj.
Isto vrijedi i za velikane energije i vrijeme: ako točno znamo količinu energije u čestici, izgubit ćemo preciznost u mjerenju vremena. Isto tako, ako znamo koliko je vremena trebalo da se događaj dogodi s određenom česticom, potpuno bismo izgubili podatke o količini energije koja je u njemu prisutna.
Zbog principa nesigurnosti nemoguće je da najniža razina energije tijela bude nula.
Izgledtakođer: Što je energija?
Nisu sve fizikalne veličine međusobno povezane zbog svog stupnja preciznosti. Moguće je, na primjer, odrediti energije i položaj čestice bez preciznosti ovih mjerenja obrnutoproporcionalan jedno drugo.
Uz to, princip nesigurnosti nameće da će umnožak nesigurnosti dviju veličina, poput položaja i impulsa, uvijek biti veći ili jednak Planckova konstanta (h) podijeljeno sa 4π. Uobičajeno je, međutim, vidjeti jednadžbu principa nesigurnosti zapisanu u terminima Planckove konstante smanjena (? = h / 2π).
Heisenbergov princip nesigurnosti, koji se odnosi na nesigurnostdajepoložaj tijela s nesigurnost svog zamaha, definira se kroz donju jednadžbu:
Δx - nesigurnost položaja (m)
q - nesigurnost impulsa (m / s)
? - smanjena Planckova konstanta (1.0545.10−34 J.s)
Princip nesigurnosti također se primjenjuje na energiju i vremenski raspon tijela. Gledati:
ΔI -neizvjesnost u energiji (J)
t -neizvjesnost u vremenu
Pretpostavimo, na primjer, da u danom eksperimentu želite izmjeriti položaj elektrona. Da bi se mogao izmjeriti njegov položaj, potrebno je da se na neki način emitira foton prema ovom elektronu. Međutim, kad foton reflektira natrag promatraču, elektron ustukne, dok mu foton prenosi malu količinu gibanja izravno proporcionalnu svojoj frekvencija. Ako želimo preciznije odrediti položaj ovog elektrona, možemo povećati frekvenciju fotona. Međutim, ako to učinimo, povećat ćemo količinu gibanja dana elektronu, gubeći na taj način preciznost u mjerenju ove veličine.
Izgledtakođer: Što je teorija struna?
Riješena vježba na principu nesigurnosti
Izuzetno precizno laboratorijsko mjerenje može odrediti položaj molekule s mjernim nesigurnostima reda jednakim ± 10-15 m. Prema principu nesigurnosti, koja je najmanja moguća nesigurnost u mjerenju impulsa ove molekule?
Razlučivost
Načelo nesigurnosti navodi da umnožak nesigurnosti položaja i impulsa mora biti veći ili jednak polovici smanjene Planckove konstante:
Dakle, uzimajući modul nesigurnosti položaja (Δx = 10-15) koju pruža vježba i smanjeni Planckov modul konstante (? = 1,0545.10−34 J.s), morat ćemo:
Gornji rezultat ukazuje na to da, čak i ako laboratorij ima neki instrument sposoban za mjerenje količine kretanja ove čestice s pogreškama manjim od 10-20 m, neće biti moguće točno izmjeriti njegovu vrijednost. Tako ćemo uvijek imati gore izračunatu vrijednost kao plus ili minus odstupanje.
Ja, Rafael Helerbrock
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-principio-incerteza.htm