O principsdodnenoteiktība, ko sauc arī par Heisenbergas nenoteiktības principu, vispirms tika norādīts 1927, vācu fiziķis VernersHeizenbergs (1901-1976). Šis princips norāda, ka nav iespējams izmērīt, vienlaicīgi un ar precizitāte, tieši saistīti daudzumi, piemēram, ātrums un pozīciju ķermeņa.
Skatiesarī: Kvantu teorijas aspekti
Nenoteiktības principa kopsavilkums
Nenoteiktības princips attiecas uz diviem lielumiem, piemēram, stāvokli un impulsu vai enerģiju un laiku, izmantojot tiem veikto mērījumu nenoteiktību reizinājumu.
Saskaņā ar nenoteiktības principu, jo precīzāks ir ķermeņa stāvoklis, jo mazāk precīzi tiek mērīts tā impulss.
Nenoteiktības princips nosaka, ka mums nav iespējams pilnīgi precīzi un vienlaikus zināt divus saistītus fiziskos lielumus, kurus sauc arī par kanoniski konjugētiem lielumiem.
Kāds ir Heisenbergas nenoteiktības princips?
O Heisenberga nenoteiktības princips ir dīvains teorētiskais rezultāts, kas iegūts, veicot aprēķinus Kvantu mehānika, kuras pamatā ir tieši šis princips. Izmantojot zināšanas par klasisko fiziku, tika uzskatīts, ka, zinot sākuma stāvokli un ātrumu, vēl vairāk konkrēti ķermeņa vai ķermeņu sistēmas kustības apjomu, būtu iespējams paredzēt tā uzvedību nākotnes mirkļi. Tādā veidā būtu iespējams aprēķināt
pozīcijas vēlāk, nosakot tā trajektorija, vērtības paātrinājums,ātrums,enerģija, utt. Tomēr nenoteiktības princips rāda, ka pat tad, ja mums būtu vairāknepieciešams no pieejamajiem mērinstrumentiem mums nebūtu iespējams zināt, vienlaicīgi un ar precizitāte, varenība patīk pozīciju un daudzumsiekšākustība vaienerģija un pārtraukumsiekšālaiks tās pašas ķermeņa.Skatiesarī: Kustības daudzums
Tātad, saskaņā ar šo principu, ja mēs varam noteikt pozīciju ķermeņa pilnīgu precizitāti, mēs pilnībā zaudēsim tā izmēru daudzumsiekšākustība, tā kā neprecizitāte par to tiks uzskatīta par bezgalīgu. Tāpat, ja mēs varam būt pārliecināti par ķermeņa kustības apjomu, nebūs iespējams uzzināt tā stāvokli.
Tas pats attiecas uz lielajiem enerģija un laiks: ja mēs precīzi zinām enerģijas daudzumu daļiņā, laika mērījumos mēs zaudēsim precizitāti. Tāpat, ja mēs zinām, cik ilgs laiks bija vajadzīgs, lai notikums notiktu ar konkrētu daļiņu, mēs pilnībā zaudētu informāciju par tajā esošās enerģijas daudzumu.
Nenoteiktības principa dēļ nav iespējams, lai ķermeņa zemākais enerģijas līmenis būtu nulle.
Skatiesarī: Kas ir enerģija?
Ne visi fiziskie lielumi ir saistīti savā starpā ar precizitātes pakāpi. Ir iespējams, piemēram, noteikt enerģija un pozīciju daļiņu bez šo mērījumu precizitātes apgrieztiproporcionāls viens otru.
Turklāt nenoteiktības princips nosaka, ka divu lielumu, piemēram, stāvokļa un impulsa, nenoteiktību reizinājums vienmēr būs lielāks vai vienāds ar Plancka konstante h) dalīts ar 4π. Tomēr ir ierasts redzēt nenoteiktības principa vienādojumu, kas rakstīts Plancka konstantes izteiksmē samazināts (? = h / 2π).
Heisenberga nenoteiktības princips, kas attiecas uz nenoteiktībadodpozīciju ķermeņa ar tā impulsa nenoteiktība, ir definēts, izmantojot šādu vienādojumu:
Δx - pozīcijas nenoteiktība (m)
q - impulsa nenoteiktība (m / s)
? - samazināta Plankas konstante (1.0545.10−34 J.s)
Nenoteiktības princips tiek piemērots arī ķermeņa enerģijai un laika posmam. Skatīties:
ΔUn -nenoteiktība enerģijā (J)
t -nenoteiktība laikā (-os)
Pieņemsim, piemēram, ka konkrētā eksperimentā vēlaties izmērīt pozīciju elektrona. Lai varētu izmērīt tā stāvokli, kaut kādā veidā pret šo elektronu tiek izstarots fotons. Tomēr, kad fotons tiek atspoguļots atpakaļ novērotājam, elektrons atsitas, kad fotons pārnes tam nelielu kustības daudzumu, kas tieši proporcionāls tā biežums. Ja mēs vēlamies precīzāk noteikt šī elektrona stāvokli, mēs varam palielināt fotona frekvenci. Tomēr, ja mēs to izdarīsim, palielināsim elektronam piešķirtās kustības apjomu, tādējādi zaudējot precizitāti, mērot šo lielumu.
Skatiesarī: Kas ir stīgu teorija?
Atrisināts uzdevums pēc nenoteiktības principa
Ārkārtīgi precīzs laboratorijas mērījums spēj noteikt molekulas stāvokli ar mērījumu nenoteiktībām, kas ir vienādas ar ± 10-15 m. Saskaņā ar nenoteiktības principu, kāda ir mazākā iespējamā nenoteiktība, mērot šīs molekulas impulsu?
Izšķirtspēja
Nenoteiktības princips nosaka, ka pozīcijas un impulsa nenoteiktību reizinājumam jābūt lielākam vai vienādam ar pusi no samazinātās Plankas konstantes:
Tādējādi, ņemot pozīcijas nenoteiktības moduli (Δx = 10-15), ko nodrošina vingrinājums un samazinātais Plankas konstanta modulis (? = 1,0545.10−34 J.s), mums būs:
Iepriekš minētais rezultāts norāda, ka pat tad, ja laboratorijai ir kāds instruments, kas spēj izmērīt šīs daļiņas kustības apjomu ar mazākām kļūdām 10-20 m, tā vērtību nebūs iespējams precīzi izmērīt. Tādējādi mums vienmēr būs iepriekš aprēķinātā vērtība kā plus vai mīnus novirze.
Autors: Rafaels Helerbroks
Avots: Brazīlijas skola - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-e-principio-incerteza.htm