אי הוודאות של הייזנברג - דלת אל המיקרו

כאשר הצעירים מקס פלאנק אמר המורה שלו כי הוא רוצה להמשיך לעסוק בפיסיקה תיאורטית, הוא החיים והבטיח לו כי אני פשוט לומד שם אין שום קשר - השאיר רק "לנקות את מחוספס." אבוי! מאמצים פלאנק, נילס בוהר, איינשטיין, שרדינגר ואחרים. הכול הפוך, וכך ביסודיות כי לא תוכל לחזור אחורה, קדימה של כבישים. בהמשך - יותר, בין התיאוריה הכללית של כאוס מופיע פתאום, למשל, אי הוודאות של הייזנברג. כמו שאומרים, זה פשוט לא מספיק. במפנה המאות 19-20, מדענים פתח את הדלת אל אזור בלתי ידוע של חלקיקים יסודיים, ויש את המכניקה הניוטונית הרגיל נכשל.

זה היה נראה, "לפני", הכל טוב - כי הגוף הפיזי, כך הקואורדינטות שלה. ב "פיסיקה נורמלית," אתה תמיד יכול לקחת חץ ולציין "לתקוע" באובייקט "הנורמלי" שלו, אפילו נעים. Slip תיאורטית נשלל - חוקי ניוטון לא לעשות טעויות. אבל הנה מושא המחקר נעשה קטנים - דגנים, מולקולה, אטום. ראשית להיעלם קווי המתאר המדויק של האובייקט, ולאחר מכן בתיאור שלה מופיע ערכות הסתברותיות של שיעורי ממוצע עבור מולקולות הגז, ולבסוף, את קואורדינטות המולקולות הם "ממוצע", אבל אנחנו יכולים לומר על מולקולת הגז: הוא לא כאן, או שם, אבל סביר להניח איפשהו באזור זה. הזמן יעבור, ולפתור את בעיית אי הוודאות של הייזנברג, אבל זה מאוחר, אבל עכשיו ... נסה להכות את "בום התיאורטי" באובייקט אם הוא "במוצא הסביר ביותר." חלש? ואיזה מין האובייקט, מה הגודל שלו, לעצב? היו יותר שאלות מאשר תשובות.

ומה עם האטום? ובכן עכשיו ידוע מודל פלנטרית הוצע בשנת 1911 ומייד גרם הרבה שאלות. ראשי ביניהם: הוא במסלול האלקטרון השלילי מתקיים ומדוע הוא אינו נופל על הגרעין החיובי? כמו שאומרים - שאלה טובה. יצוין כי כל החישובים התיאורטיים בשלב זה מתבצע על בסיס מכניקה קלסית - אי הוודאות של הייזנברג לא זכו למקום של כבוד בתורת האטום. עובדה זו אינה מאפשרת למדענים להבין את המהות של המכניקה של האטום. "ספא" אטום נילס בוהר - זה נתן לו יציבות להנחה כי יש האלקטרון רמות מסלולית, להיות שעליו לא מקרינים אנרגיה, כלומר, לא לאבד אותו ולא ליפול לתוך הגרעין.

מחקר על ההמשכיות של מדינות האנרגיה של האטום כבר נתן תנופה לפיתוח של פיסיקה חדשה לחלוטין - קוונטים, החל על ידי מקס פלאנק בשנת 1900. הוא גילה את התופעה של קוונטיזציה של אנרגיה, ואת נילס בוהר נמצא לו שימוש. מאוחר יותר, עם זאת, נמצא כי המתואר על ידי דגם המכניקה הקלאסית של האטום אנו יכולים להבין את המקרוקוסמוס טועה לחלוטין. אפילו לזמן ולמרחב במונחים של העולם הקוונטי לוקחים על משמעות שונה לחלוטין. בשלב זה הניסיון של פיסיקאים תיאורטיים לתת מתמטי מודל של אטום פלנטרית הסתיים משוואות קומות וחסרות תועלת. הבעיה נפתרה על ידי שימוש ביחס הוודאות של הייזנברג. ביטוי מתמטי צנוע מפתיע זה נקשר מרחבית הוודאות קואורדינטות מ מסת החלקיקים מהירות Δx ו Δv ו h קבוע פלאנק:.

Δx * Δv> H / m

מכאן מיקרו הבדל מהותי ומאקרו: המיקום והמהירות של חלקיקים מיקרו לא זוהה בצורה מסוימת - יש להם אופי הסתברותי. מאידך, העיקרון הייזנברג בצד הימני מכיל ערך חיובי בטון מאוד, מה שמרמז כי שווי אפס מסולק לפחות אחד של חוסר ודאות. בפועל, זה אומר כי המהירות ואת המיקום של החלקיקים בעולם התת-האטום תמיד נקבעת עם שגיאה, וזה אף פעם לא אפס. בדיוק באותה הזווית הוודאות של הייזנברג לאגד אחרים זוגות צמודים של מאפיינים, כגון אנרגיה וחוסר ודאות הזמן E Δt?:

ΔEΔt> h

המהות של הביטוי הזה היא שאי אפשר למדוד את האנרגיה בו זמני של חלקיקי גרעין לבין המועד שבו היא מחזיקה אותו, ללא ודאות מערכו מאז מדידת האנרגיה לוקחת קצת זמן, שבמהלכו האנרגיה משתנית באופן אקראי.