O zasadadajeniepewność, zwana także zasadą nieoznaczoności Heisenberga, po raz pierwszy została stwierdzona w: 1927, przez niemieckiego fizyka WerneraHeisenberg (1901-1976). Zasada ta wskazuje, że nie można zmierzyć, równocześnie i z precyzja, bezpośrednio powiązane ilości, takie jak prędkość i pozycja ciała.
Popatrzrównież: Aspekty teorii kwantowej
Podsumowanie zasady niepewności
Zasada niepewności wiąże dwie wielkości, takie jak położenie i pęd lub energia i czas, poprzez iloczyn niepewności pomiarów przeprowadzonych na nich.
Zgodnie z zasadą nieoznaczoności im dokładniejsze jest położenie ciała, tym mniej dokładny pomiar jego pędu.
Zasada nieoznaczoności mówi, że niemożliwe jest dla nas poznanie z pełną precyzją i jednocześnie dwóch powiązanych wielkości fizycznych, zwanych również wielkościami kanonicznie sprzężonymi.
Czym jest zasada nieoznaczoności Heisenberga?
O Zasada nieoznaczoności Heisenberga to dziwny wynik teoretyczny uzyskany z obliczeń w obszarze Mechanika kwantowa, którego podstawą jest właśnie ta zasada. Dzięki znajomości fizyki klasycznej wierzono, że znając pozycję wyjściową i prędkość, więcej a konkretnie ilość ruchu ciała lub układu ciał, możliwe byłoby przewidzenie jego zachowania w przyszłe chwile. W ten sposób można by obliczyć
stanowiska później, określając jego trajektoria, wartości przyśpieszenie,prędkość,energia, itp. Jednak zasada nieoznaczoności pokazuje, że nawet gdybyśmy mieli jeszczeniezbędny dostępnych przyrządów pomiarowych, nie byłoby możliwe, abyśmy mogli wiedzieć, równocześnie i z precyzja, wielkość jak pozycja i ilośćwruch lubenergia i złamaćwczas tego samego ciała.Popatrzrównież: Ilość ruchu
Tak więc, zgodnie z tą zasadą, jeśli możemy określić pozycja ciała z całkowitą precyzją, całkowicie stracimy miarę jego ilośćwruch, ponieważ niedokładność co do tego będzie uważana za nieskończoną. Podobnie, jeśli mamy pewność co do zakresu ruchu ciała, nie będzie możliwe poznanie jego pozycji.
To samo dotyczy wielkich energia i czas: jeśli znamy dokładnie ilość energii w cząstce, stracimy precyzję w pomiarach czasu. Podobnie, jeśli wiemy, ile czasu zajęło zdarzenie z określoną cząsteczką, całkowicie stracilibyśmy informacje o ilości energii w niej obecnej.
Ze względu na zasadę nieoznaczoności niemożliwe jest, aby najniższy poziom energii ciała wynosił zero.
Popatrzrównież: Czym jest energia?
Nie wszystkie wielkości fizyczne są ze sobą powiązane ze względu na stopień precyzji. Możliwe jest np. określenie energia i pozycja cząstki bez precyzji tych pomiarów odwrotnieproporcjonalny wzajemnie.
Teraz nie przestawaj... Po reklamie jest więcej ;)
Ponadto zasada nieoznaczoności narzuca, że iloczyn niepewności dwóch wielkości, takich jak położenie i pęd, będzie zawsze większy lub równy stała Plancka (h) podzielone przez 4π. Często jednak można zobaczyć równanie zasady nieoznaczoności zapisane w postaci stałej Plancka zredukowany (? = h/2π).
Zasada nieoznaczoności Heisenberga, która odnosi się do: niepewnośćdajepozycja ciała z niepewność jego pędu, definiuje się za pomocą poniższego równania:
x – niepewność pozycji (m)
q – niepewność pędu (m/s)
? – zmniejszona stała Plancka (1.0545.10−34 J.s.)
Zasada nieoznaczoności jest również stosowana do energii i przedziału czasu ciała. Zegarek:
ΔI -niepewność w energii (J)
t -niepewność czasu(ów)
Załóżmy na przykład, że w danym eksperymencie chcesz zmierzyć pozycja elektronu. Aby móc zmierzyć jego położenie, konieczne jest, aby w jakiś sposób foton był emitowany w kierunku tego elektronu. Jednak gdy when foton odbija się z powrotem do obserwatora, elektron odskakuje, ponieważ foton przenosi na niego niewielką ilość ruchu wprost proporcjonalną do jego częstotliwość. Jeśli chcemy dokładniej określić położenie tego elektronu, możemy zwiększyć częstotliwość fotonu. Jeśli jednak to zrobimy, zwiększymy ilość ruchu danego elektronu, tracąc w ten sposób precyzję pomiaru tej wielkości.
Popatrzrównież: Czym jest teoria strun?
Rozwiązane ćwiczenie z zasady nieoznaczoności
Niezwykle dokładny pomiar laboratoryjny jest w stanie określić położenie cząsteczki z niepewnością rzędu ± 10-15 m. Zgodnie z zasadą nieoznaczoności, jaka jest najmniejsza możliwa niepewność pomiaru pędu tej cząsteczki?
Rozkład
Zasada nieoznaczoności mówi, że iloczyn niepewności położenia i pędu musi być większy lub równy połowie zredukowanej stałej Plancka:
Zatem biorąc moduł niepewności położenia (Δx = 10-15) dostarczone przez ćwiczenie i zredukowany moduł stałych Plancka (? = 1,0545.10−34 J.s), będziemy musieli:
Powyższy wynik wskazuje, że nawet jeśli laboratorium dysponuje przyrządem zdolnym do pomiaru wielkości ruchu tej cząstki z błędami mniejszymi niż 10-20 m, nie będzie możliwe dokładne zmierzenie jego wartości. Zatem zawsze będziemy mieli obliczoną powyżej wartość jako odchylenie plus lub minus.
Przeze mnie Rafael Helerbrock
