หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก

ในการศึกษากลศาสตร์ของนิวตัน (กลศาสตร์คลาสสิก) คุณอาจสังเกตเห็นว่าการรู้ตำแหน่งเริ่มต้นและโมเมนต์ (มวลและ ความเร็ว) ของอนุภาคทั้งหมดที่เป็นของระบบ เราสามารถคำนวณการโต้ตอบของพวกมันและคาดการณ์ว่าพวกมันจะเกิดได้อย่างไร จะประพฤติตน อย่างไรก็ตาม สำหรับกลศาสตร์ควอนตัม กระบวนการนี้ซับซ้อนกว่าเล็กน้อย

ในช่วงปลายทศวรรษ 1920 ไฮเซนเบิร์กได้กำหนดสิ่งที่เรียกว่าหลักการความไม่แน่นอน ตามหลักการนี้ เราไม่สามารถกำหนดตำแหน่งและโมเมนตัมของอนุภาคได้อย่างแม่นยำและพร้อมกัน

นั่นคือ ในการทดลอง คุณไม่สามารถกำหนดค่าที่แน่นอนขององค์ประกอบโมเมนต์ px ของอนุภาคพร้อมกันและค่าที่แน่นอนของพิกัดที่สอดคล้องกันได้ x ในทางกลับกัน ความถูกต้องของการวัดของเรานั้นถูกจำกัดโดยกระบวนการวัดเอง ในลักษณะที่ พิกเซล ∆x≥โดยที่ px เรียกว่าความไม่แน่นอนของ ∆pxและตำแหน่ง x ในเวลาเดียวกันคือความไม่แน่นอน ∆x. ที่นี่ (อ่านว่า slashed h) เป็นสัญลักษณ์ย่อของ ชั่วโมง/2น, ที่ไหน โฮ คือค่าคงที่ของพลังค์

สาเหตุของความไม่แน่นอนนี้ไม่ใช่ปัญหากับอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดปริมาณทางกายภาพ แต่เกิดจากธรรมชาติของสสารและแสง

เพื่อที่เราจะสามารถวัดตำแหน่งของอิเล็กตรอนได้ ตัวอย่างเช่น เราต้องดูมัน และเพื่อนั้น เราต้องให้แสง (หลักการพื้นฐานของเลนส์ทางเรขาคณิต) ยิ่งความยาวคลื่นของแสงที่ใช้จะสั้นลงก็ยิ่งแม่นยำมากขึ้น ในกรณีนี้ ฟิสิกส์ควอนตัมกล่าวว่าแสงเกิดจากอนุภาค (โฟตอน) ซึ่งมีพลังงานเป็นสัดส่วนกับความถี่ของแสงนั้น ดังนั้น ในการวัดตำแหน่งของอิเล็กตรอน เราจึงต้องเน้นที่โฟตอนที่มีพลังมาก เนื่องจากยิ่งความถี่สูง ความยาวคลื่นของโฟตอนก็จะสั้นลงเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม เพื่อให้แสงอิเล็กตรอน โฟตอนต้องชนกับอิเล็กตรอน และกระบวนการนี้จะถ่ายเท พลังงานให้กับอิเล็กตรอนซึ่งจะทำให้ความเร็วของมันเปลี่ยนไป ทำให้ไม่สามารถระบุโมเมนตัมของมันได้ด้วย ความแม่นยำ

หลักการนี้ที่ไฮเซนเบิร์กเสนอใช้เฉพาะกับโลกของอะตอม เนื่องจากพลังงานโฟตอนที่ถ่ายโอนไปยังวัตถุที่มีขนาดมหึมาจะไม่สามารถเปลี่ยนตำแหน่งได้

โดย Kléber Cavalcante
จบฟิสิกส์

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-incerteza.htm