Heisenberg's onzekerheid - de deur naar de microwereld

Toen de jonge Maks Plank vertelde zijn leraar dat hij wilde blijven om deel te nemen in de theoretische natuurkunde, glimlachte hij en verzekerde hem dat ik net geleerd daar heeft niets te maken - alleen links "het schoonmaken van de rough." Helaas! Inspanningen Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger en anderen. Alles staat op zijn kop, en zo grondig dat je niet terug zal terugkeren, en in het vooruitzicht van de wegen. Verdere - meer, te midden van de algemene theorie van chaos opeens, bijvoorbeeld de Heisenberg onzekerheid. Zoals ze zeggen, het is gewoon niet genoeg. Aan het begin van 19-20 eeuwen, hebben wetenschappers de deur geopend naar het onbekende gebied van elementaire deeltjes, en er is de gebruikelijke Newtoniaanse mechanica is mislukt.

Het lijkt erop, "voor", alles is goed - dat het fysieke lichaam, zodat de coördinaten. In "normale natuurkunde," je kunt altijd een pijl en geef "poke" in zijn "normale" object, zelfs bewegende. Slip theoretisch uitgesloten - De wetten van Newton geen fouten maken. Maar hier is het object van studie wordt steeds kleiner - graan, een molecule, atoom. verdwijnen eerst de exacte contouren van het object, en vervolgens in haar beschrijving worden probabilistische schattingen van de gemiddelde tarieven voor de gasmoleculen, en ten slotte, de moleculen coördinaten "gemiddeld", maar we kunnen zeggen over het gas molecuul: ofwel hier of daar, maar waarschijnlijk ergens in dit gebied. De tijd zal passeren, en het probleem van de Heisenberg onzekerheid op te lossen, maar dat later, maar nu ... Probeer de "theoretische boom" in het object raken als het "in de meest waarschijnlijke oorsprong." Zwakke? En wat voor soort object, wat zijn grootte, vorm te geven? Er waren meer vragen dan antwoorden.

En hoe zit het met het atoom? Welnu bekende planetaire model werd in 1911 voorgesteld en meteen zorgde voor veel vragen. Chief onder hen: zowel de negatieve elektron baan wordt gehouden en waarom hij niet valt op de positieve kern? Zoals ze zeggen - goede vraag. Opgemerkt wordt dat de theoretische berekeningen op dit moment op basis van klassieke mechanica uitgevoerd - Heisenbergs onzekerheid geen ereplaats gewonnen in de theorie van het atoom. Dit feit staat niet toe dat de wetenschappers om de essentie van de mechanica van het atoom te begrijpen. "Spa" Niels Bohr atom - het hem stabiliteit in de veronderstelling dat het elektron orbitale niveaus die waarop hij geen energiehoeveelheid, stralen, doe het niet verliezen en niet in de kern.

Studie over de continuïteit van de energie toestanden van het atoom heeft al impuls gegeven aan de ontwikkeling van een compleet nieuwe fysica - quantum, begonnen door Maks Plank in 1900. Hij ontdekte het fenomeen van de kwantisatie van energie, en Niels Bohr gevonden in gebruik is geweest. Later werd echter vastgesteld dat beschreven door de klassieke mechanica model van het atoom kunnen we de macrokosmos absoluut verkeerd begrijpen. Zelfs de tijd en ruimte in termen van de quantum wereld krijgt een heel andere betekenis. Tegen die tijd de poging theoretische fysici geven een mathematisch model van het planetaire atoom eindigde met meerdere vergelijkingen en zinloos. Het probleem werd opgelost met behulp van de Heisenberg onzekerheid relatie. Deze verrassend geringe wiskundige uitdrukking bindt onzekerheid ruimtelijke coördinaten Ax en Av snelheid deeltjesmassa m en h de constante van Planck.

Ax * Av> h / m

Vandaar het fundamentele verschil micro- en macro: positie en snelheid van de deeltjes in de micro niet in een bepaalde vorm gedetecteerd - ze hebben een probabilistische aard. Anderzijds, het Heisenberg principe de rechterzijde bevat een concrete positieve waarde, hetgeen inhoudt dat de waarde nul ten minste een onzekere geëlimineerd. In de praktijk betekent dit dat de snelheid en positie van de deeltjes in de subatomaire wereld steeds wordt bepaald met een fout, en het is nooit nul. Op precies dezelfde hoek binden Heisenberg onzekerheid andere gekoppelde paren kenmerken, zoals energie en tijd onzekerheid E At?:

ΔEΔt> h

De essentie van deze uitdrukking is dat het onmogelijk is om gelijktijdig de energie van kerndeeltjes en het tijdstip waarop ze bezit meten, zonder dat de onzekerheid van zijn waarde omdat de energiemeting duurt enige tijd, gedurende welke de energie willekeurig wordt veranderd.