O načelodajenegotovost, imenovano tudi Heisenbergovo načelo negotovosti, je bilo prvič navedeno v 1927, nemški fizik WernerHeisenberg (1901-1976). To načelo nakazuje, da ni mogoče izmeriti, hkrati in s natančnost, neposredno povezane količine, kot npr hitrost in položaj telesa.
Poglejtudi: Aspekti kvantne teorije
Povzetek načela negotovosti
Načelo negotovosti povezuje dve količini, kot sta položaj in zagon ali energija in čas, skozi zmnožek negotovosti meritev, opravljenih na njih.
V skladu z načelom negotovosti je bolj natančen položaj telesa, manj natančna je meritev njegovega giba.
Načelo negotovosti navaja, da je nemogoče, da bi s popolno natančnostjo in hkrati poznali dve povezani fizikalni veličini, imenovani tudi kanonično konjugirani količini.
Kaj je Heisenbergovo načelo negotovosti?
O Heisenbergovo načelo negotovosti je nenavaden teoretični rezultat, pridobljen z izračuni na območju Kvantna mehanika, katerega osnova je prav to načelo. S poznavanjem klasične fizike so verjeli, da ob poznavanju začetnega položaja in hitrosti več natančno glede na gibanje telesa ali sistema teles bi bilo mogoče napovedati njegovo vedenje v prihodnji trenutki. Na ta način bi bilo mogoče izračunati
položajih kasneje, določitev njegove trajektorijo, vrednosti pospešek,hitrost,energija, itd. Vendar načelo negotovosti kaže, da tudi če bi imeli večpotrebno merilnih instrumentov pri nas ne bi mogli vedeti, hkrati in s natančnost, veličina všeč položaj in količinavgibanje ozenergija in odmorvčas istega telesa.Poglejtudi: Količina gibanja
Torej, če lahko po tem principu določimo položaj telesa s popolno natančnostjo, bomo popolnoma izgubili njegovo mero količinavpremikanje, saj bo njegova nepreciznost neskončna. Če smo lahko prepričani v količino gibanja telesa, ne bomo mogli vedeti njegovega položaja.
Enako velja za velikane energija in čas: če natančno poznamo količino energije v delcu, bomo pri meritvah časa izgubili natančnost. Če vemo, kako dolgo je trajal dogodek z določenim delcem, bi popolnoma izgubili informacije o količini energije, ki je v njem.
Zaradi načela negotovosti ni mogoče, da bi bila najnižja raven telesa enaka nič.
Poglejtudi: Kaj je energija?
Niso vse fizikalne veličine med seboj povezane zaradi svoje natančnosti. Možno je na primer določiti energija in položaj delca brez natančnosti teh meritev obratnosorazmerno drug drugega.
Ne ustavi se zdaj... Po oglaševanju je še več;)
Poleg tega načelo negotovosti nalaga, da bo zmnožek negotovosti dveh količin, kot sta položaj in moment, vedno večji ali enak Planckova konstanta (h) deljeno s 4π. Pogosto pa je videti enačbo načela negotovosti, zapisano s pomočjo Planckove konstante zmanjšano (? = h / 2π).
Heisenbergovo načelo negotovosti, ki se nanaša na negotovostdajepoložaj telesa z negotovost njegovega zagona, je definirana s spodnjo enačbo:
Δx - negotovost položaja (m)
q - negotovost giba (m / s)
? - zmanjšana Planckova konstanta (1.0545.10−34 J.s)
Načelo negotovosti se uporablja tudi za energijo in časovni razpon telesa. Pazi:
ΔAnd -negotovost v energiji (J)
t -negotovost v času
Recimo, na primer, da želite v danem poskusu izmeriti položaj elektrona. Da bi lahko izmerili njegov položaj, je treba, da se nekako sprosti foton proti temu elektronu. Ko pa foton ko se odbije nazaj opazovalcu, se elektron odbije, ko mu foton prenese majhno količino gibanja, ki je neposredno sorazmerna z njegovo frekvenca. Če želimo natančneje določiti položaj tega elektrona, lahko povečamo frekvenco fotona. Če pa bomo to storili, bomo povečali količino gibanja, podanega elektronu, s čimer bomo izgubili natančnost pri merjenju te velikosti.
Poglejtudi: Kaj je teorija strun?
Rešena vaja na principu negotovosti
Izjemno natančna laboratorijska meritev lahko določi položaj molekule z merilnimi negotovostmi, enakimi ± 10-15 m. Kakšna je glede na načelo negotovosti najmanjša možna negotovost pri merjenju giba te molekule?
Resolucija
Načelo negotovosti navaja, da mora biti zmnožek negotovosti položaja in zagona večji ali enak polovici zmanjšane Planckove konstante:
Tako vzamemo modul negotovosti položaja (Δx = 10-15), ki jo zagotavlja vaja in zmanjšani Planckov konstantni modul (? = 1,0545.10−34 J.s), bomo morali:
Zgornji rezultat kaže, da tudi če ima laboratorij instrument, ki lahko meri količino gibanja tega delca z napakami, manjšimi od 10-20 m, njegove vrednosti ne bo mogoče natančno izmeriti. Torej bomo vedno imeli zgoraj izračunano vrednost kot plus ali minus odstopanje.
Jaz, Rafael Helerbrock