อู๋ หลักการให้ความไม่แน่นอน เรียกอีกอย่างว่าหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ระบุไว้ครั้งแรกใน 1927, โดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน แวร์เนอร์ไฮเซนเบิร์ก (1901-1976). หลักการนี้บ่งชี้ว่าไม่สามารถวัดได้ พร้อมกัน และด้วย ความแม่นยำ ปริมาณที่เกี่ยวข้องโดยตรง เช่น ความเร็ว และ ตำแหน่ง ของร่างกาย
ดูยัง: ลักษณะของทฤษฎีควอนตัม
สรุปหลักการความไม่แน่นอน
หลักการความไม่แน่นอนเกี่ยวข้องกับปริมาณสองปริมาณ เช่น ตำแหน่งและโมเมนตัม หรือพลังงานและเวลา ผ่านผลคูณของความไม่แน่นอนของการวัดที่ดำเนินการกับปริมาณ
ตามหลักความไม่แน่นอน ยิ่งตำแหน่งของร่างกายแม่นยำมากเท่าใด การวัดโมเมนตัมก็จะยิ่งแม่นยำน้อยลงเท่านั้น
หลักการความไม่แน่นอนระบุว่าเป็นไปไม่ได้ที่เราจะรู้ด้วยความแม่นยำที่สมบูรณ์และในเวลาเดียวกันปริมาณทางกายภาพที่เกี่ยวข้องสองปริมาณหรือที่เรียกว่าปริมาณคอนจูเกตตามบัญญัติ
หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กคืออะไร?
อู๋ หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก เป็นผลทางทฤษฎีที่แปลกประหลาดที่ได้จากการคำนวณในพื้นที่ของ กลศาสตร์ควอนตัมซึ่งมีพื้นฐานอยู่ตรงหลักการนี้ จากความรู้ทางฟิสิกส์คลาสสิก เชื่อว่าเมื่อรู้ตำแหน่งเริ่มต้นและความเร็วมากขึ้น, โดยเฉพาะปริมาณการเคลื่อนไหวของร่างกายหรือระบบของร่างกาย จะสามารถทำนายพฤติกรรมของมันใน ช่วงเวลาในอนาคต ด้วยวิธีนี้ก็จะสามารถคำนวณได้
ตำแหน่ง ต่อมากำหนดของมัน วิถี, ค่าของ การเร่งความเร็ว,ความเร็ว,พลังงาน, เป็นต้น อย่างไรก็ตาม หลักการความไม่แน่นอนแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าเราจะมี มากกว่าจำเป็น ของเครื่องมือวัดที่อยู่ในมือ เราไม่สามารถรู้ได้เลยว่า พร้อมกัน และด้วย ความแม่นยำ ความยิ่งใหญ่เช่น ตำแหน่ง และ จำนวนเงินในการเคลื่อนไหวหรือพลังงาน และ หยุดพักในเวลา ของร่างกายเดียวกันดูยัง: ปริมาณการเคลื่อนไหว
ดังนั้น ตามหลักการนั้น หากเราสามารถกำหนด ตำแหน่ง ของร่างกายที่มีความแม่นยำสมบูรณ์ เราจะสูญเสียการวัดของมันไปโดยสิ้นเชิง จำนวนเงินในการเคลื่อนไหว เนื่องจากความไม่แม่นยำเกี่ยวกับเรื่องนี้จะถือเป็นอนันต์ ในทำนองเดียวกัน หากเราแน่ใจเกี่ยวกับปริมาณการเคลื่อนไหวของร่างกาย จะไม่สามารถทราบตำแหน่งของมันได้
ผู้ยิ่งใหญ่ก็เช่นเดียวกัน พลังงาน และ เวลา: ถ้าเรารู้ปริมาณพลังงานในอนุภาคที่แน่นอน เราจะสูญเสียความแม่นยำในการตรวจวัดเวลา ในทำนองเดียวกัน หากเรารู้ว่าต้องใช้เวลานานแค่ไหนกว่าที่เหตุการณ์จะเกิดขึ้นกับอนุภาคใดอนุภาคหนึ่ง เราจะสูญเสียข้อมูลเกี่ยวกับปริมาณพลังงานที่มีอยู่ในนั้นโดยสิ้นเชิง
เนื่องจากหลักการความไม่แน่นอน จึงเป็นไปไม่ได้ที่ระดับพลังงานต่ำสุดของร่างกายจะเป็นศูนย์
ดูยัง: พลังงานคืออะไร?
ปริมาณทางกายภาพทั้งหมดไม่สัมพันธ์กันสำหรับระดับความแม่นยำ เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น เพื่อกำหนด พลังงาน และ ตำแหน่ง ของอนุภาคที่ไม่มีความแม่นยำของการวัดเหล่านี้คือ ผกผันสัดส่วน ซึ่งกันและกัน
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
นอกจากนี้ หลักการความไม่แน่นอนยังกำหนดว่าผลคูณของความไม่แน่นอนของปริมาณสองปริมาณ เช่น ตำแหน่งและโมเมนตัม จะมากกว่าหรือเท่ากับเสมอ ค่าคงที่ของพลังค์ (h) หารด้วย4π อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องปกติที่จะเห็นสมการของหลักการความไม่แน่นอนที่เขียนในรูปของค่าคงที่ของพลังค์ ที่ลดลง (? = ชั่วโมง/2π)
หลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์กซึ่งเกี่ยวข้องกับ ความไม่แน่นอนให้ตำแหน่ง ของร่างกายด้วย ความไม่แน่นอนของโมเมนตัม ถูกกำหนดผ่านสมการด้านล่าง:
Δx – ความไม่แน่นอนของตำแหน่ง (ม.)
คิว – ความไม่แน่นอนของโมเมนตัม (m/s)
? – ค่าคงที่พลังค์ลดลง (1.0545.10−34 เจ)
หลักการความไม่แน่นอนยังนำไปใช้กับพลังงานและช่วงเวลาของร่างกาย ดู:
Δและ -ความไม่แน่นอนในพลังงาน (J)
t - ความไม่แน่นอนของเวลา
ตัวอย่างเช่น สมมติว่าในการทดสอบหนึ่งๆ คุณต้องการวัดค่า ตำแหน่ง ของอิเล็กตรอน เพื่อให้สามารถวัดตำแหน่งของมันได้ จำเป็นที่โฟตอนจะถูกปล่อยไปทางอิเล็กตรอนนี้ อย่างไรก็ตาม เมื่อ โฟตอน สะท้อนกลับมายังผู้สังเกต อิเล็กตรอนจะหดตัว เมื่อโฟตอนถ่ายโอนการเคลื่อนไหวเล็กน้อยตามสัดส่วนโดยตรงกับมัน ความถี่. หากเราต้องการระบุตำแหน่งของอิเล็กตรอนได้อย่างแม่นยำมากขึ้น เราก็สามารถเพิ่มความถี่ของโฟตอนได้ อย่างไรก็ตาม ถ้าเราทำเช่นนี้ เราจะเพิ่มปริมาณการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ซึ่งจะทำให้สูญเสียความแม่นยำในการวัดขนาดนี้
ดูยัง: ทฤษฎีสตริงคืออะไร?
แบบฝึกหัดแก้บนหลักการความไม่แน่นอน
การวัดในห้องปฏิบัติการที่แม่นยำอย่างยิ่งสามารถระบุตำแหน่งของโมเลกุลที่มีความไม่แน่นอนในลำดับเท่ากับ ± 10-15 ม. ตามหลักการความไม่แน่นอน อะไรคือความไม่แน่นอนที่น้อยที่สุดที่เป็นไปได้ในการวัดโมเมนตัมของโมเลกุลนี้
ความละเอียด
หลักการความไม่แน่นอนระบุว่าผลคูณของตำแหน่งและความไม่แน่นอนของโมเมนตัมต้องมากกว่าหรือเท่ากับครึ่งหนึ่งของค่าคงที่พลังค์ที่ลดลง:
ดังนั้น การนำโมดูลัสของความไม่แน่นอนของตำแหน่ง (Δx = 10-15) จัดทำโดยแบบฝึกหัดและโมดูลค่าคงที่พลังค์ที่ลดลง (? = 1,0545.10−34 J.s) เราจะต้อง:
ผลลัพธ์ข้างต้นบ่งชี้ว่าแม้ว่าห้องปฏิบัติการจะมีเครื่องมือบางอย่างที่สามารถวัดปริมาณการเคลื่อนที่ของอนุภาคนี้ได้โดยมีข้อผิดพลาดน้อยกว่า 10-20 มจะไม่สามารถวัดค่าได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น เราจะมีค่าที่คำนวณข้างต้นเป็นค่าเบี่ยงเบนบวกหรือลบเสมอ
By Me. ราฟาเอล เฮเลอร์บร็อก
