О принципдаєневизначеність, також називається принципом невизначеності Гейзенберга, вперше було зазначено в 1927, німецьким фізиком ВернерГейзенберг (1901-1976). Цей принцип вказує на те, що виміряти неможливо, одночасно і с точність, безпосередньо пов'язані величини, такі як швидкість і положення тіла.
Дивисьтакож: Аспекти квантової теорії
Принцип невизначеності Резюме
Принцип невизначеності пов'язує дві величини, такі як положення та імпульс чи енергію та час, через добуток невизначеності вимірювань, проведених на них.
Відповідно до принципу невизначеності, чим точніше положення тіла, тим менш точним є вимірювання його імпульсу.
Принцип невизначеності стверджує, що нам неможливо з повною точністю і одночасно знати дві пов'язані фізичні величини, які також називаються канонічно спряженими величинами.
Що таке принцип невизначеності Гейзенберга?
О Принцип невизначеності Гейзенберга - дивний теоретичний результат, отриманий в результаті розрахунків в області Квантова механіка, основою якого є саме цей принцип. Знаючи класичну фізику, вважалося, що, знаючи вихідне положення та швидкість, більше особливо кількість руху, тіла чи системи тіл, можна було б передбачити його поведінку в майбутні моменти. Таким чином, можна було б розрахувати
посади пізніше, визначивши його траєкторія, значення прискорення,швидкість,енергія, тощо Однак принцип невизначеності показує, що навіть якби ми мали більшенеобхідний з підручних вимірювальних приладів, ми не змогли б знати, одночасно і с точність, велич як положення і кількістьврух абоенергія і перервавчас одного і того ж тіла.Дивисьтакож: Кількість руху
Отже, згідно з цим принципом, якщо ми зможемо визначити положення тіла з повною точністю, ми повністю втратимо міру його кількістьврух, оскільки неточність щодо цього буде вважатися нескінченною. Подібним чином, якщо ми можемо бути впевнені в обсязі руху тіла, неможливо буде дізнатися його положення.
Те саме стосується великих енергія і час: якщо ми точно знаємо кількість енергії в частинці, ми втратимо точність у вимірах часу. Подібним чином, якщо ми знаємо, скільки часу потрібно, щоб подія відбулася з певною частинкою, ми повністю втратимо інформацію про кількість енергії, яка в ній присутня.
Через принцип невизначеності неможливо, щоб найнижчий енергетичний рівень тіла дорівнював нулю.
Дивисьтакож: Що таке енергія?
Не всі фізичні величини пов'язані між собою за ступенем точності. Можна, наприклад, визначити енергія та положення частинки без точності цих вимірювань оберненопропорційний один одного.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Крім того, принцип невизначеності передбачає, що добуток невизначеностей двох величин, таких як положення та імпульс, завжди буде більшим або рівним Константа Планка (h) ділиться на 4π. Однак загальноприйнятим є бачення рівняння принципу невизначеності, записаного через константу Планка зменшено (? = h / 2π).
Принцип невизначеності Гейзенберга, який стосується невизначеністьдаєположення тіла з невизначеність його імпульсу, визначається через рівняння нижче:
Δx - невизначеність положення (м)
q - похибка імпульсу (м / с)
? - зменшена константа Планка (1.0545.10−34 J.s)
Принцип невизначеності також застосовується до енергії та проміжку часу тіла. Дивитися:
ΔІ -невизначеність в енергії (Дж)
т -невизначеність у часі
Припустимо, наприклад, що в даному експерименті ви хочете виміряти положення електрона. Для того, щоб мати можливість виміряти його положення, необхідно, щоб якимось чином фотон випромінювався до цього електрона. Однак, коли фотон відображається назад спостерігачеві, електрон віддаляється, оскільки фотон передає йому невелику кількість руху, прямо пропорційну його частота. Якщо ми хочемо точніше визначити положення цього електрона, ми можемо збільшити частоту фотона. Однак, якщо ми зробимо це, ми збільшимо кількість руху, поданого електрону, втрачаючи тим самим точність вимірювання цієї величини.
Дивисьтакож: Що таке теорія струн?
Розв’язана вправа за принципом невизначеності
Надзвичайно точне лабораторне вимірювання здатне визначити положення молекули з похибками в порядку, рівному ± 10-15 м. Згідно з принципом невизначеності, якою є найменша можлива невизначеність при вимірюванні імпульсу цієї молекули?
Дозвіл
Принцип невизначеності стверджує, що добуток невизначеності положення та імпульсу повинен бути більшим або рівним половині приведеної постійної Планка:
Таким чином, приймаючи модуль невизначеності положення (Δx = 10-15), що забезпечується вправою та зменшеним модулем постійної Планка (? = 1,0545.10−34 J.s), нам доведеться:
Наведений вище результат вказує на те, що навіть якщо в лабораторії є якийсь прилад, здатний вимірювати величину руху цієї частинки з похибками, меншими ніж 10-20 м, неможливо буде точно виміряти його значення. Отже, ми завжди матимемо значення, розраховане вище, як відхилення плюс-мінус.
Мені Рафаель Хелерброк
