Αβεβαιότητα του Heisenberg - η πόρτα στον μικρόκοσμο

Όταν ο νέος Max Planck είπε στον καθηγητή του,θέλει να συνεχίσει να συμμετέχει στη θεωρητική φυσική, χαμογέλασε και τον διαβεβαίωσε ότι μόλις έμαθα εκεί έχει τίποτα να κάνει - «καθαρίσει το τραχύ» μόνο αριστερά Αλίμονο! Οι προσπάθειες Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger και άλλα. Τα πάντα είναι ανάποδα, και τόσο καλά ότι δεν θα επιστρέψει πίσω και μπροστά από τους δρόμους. Επιπλέον - περισσότερο: ανάμεσα στο γενικό θεωρητικό χάος, εμφανίζεται ξαφνικά, για παράδειγμα, η αβεβαιότητα του Heisenberg. Όπως λένε, απλά δεν είχαμε αρκετό. Στη στροφή των 19-20 αιώνων, οι επιστήμονες άνοιξαν την πόρτα σε μια άγνωστη περιοχή στοιχειωδών σωματιδίων και εκεί οι γνωστοί μηχανικοί του Νεύτωνα απέτυχαν.

Φαίνεται, "πριν", όλα είναι καλά - αυτό είναιφυσικό σώμα, εδώ είναι οι συντεταγμένες του. Στην "φυσική φυσική" μπορείτε πάντα να πάρετε ένα βέλος και να το "πιάσετε" με ακρίβεια σε ένα "φυσιολογικό" αντικείμενο, ακόμη και να κινείται. Το χάσμα, θεωρητικά, αποκλείεται - οι νόμοι του Νεύτωνα δεν είναι λανθασμένοι. Αλλά εδώ το αντικείμενο της έρευνας γίνεται όλο και μικρότερο - ένας κόκκος, ένα μόριο, ένα άτομο. εξαφανίζονται Πρώτα τα ακριβή περιγράμματα του αντικειμένου, και στη συνέχεια στην περιγραφή του εμφανίζονται πιθανολογική εκτίμηση των μέσων συντελεστών για τα μόρια του αερίου, και, τέλος, οι συντεταγμένες μόρια είναι «μέσο όρο», αλλά μπορούμε να πούμε για το μόριο του φυσικού αερίου: είναι είτε εδώ, είτε εκεί, αλλά κατά πάσα πιθανότητα , κάπου σε αυτόν τον τομέα. Ο χρόνος θα περάσει, και να λύσει το πρόβλημα της αβεβαιότητας του Heisenberg, αλλά αργότερα, αλλά τώρα ... Προσπαθήστε να χτυπήσει το «θεωρητικό έκρηξη» στο αντικείμενο αν είναι «το πιο πιθανό προέλευσης.» Είναι αδύναμη; Και τι είναι αυτό το αντικείμενο, ποιες είναι οι διαστάσεις του; Υπήρχαν περισσότερες ερωτήσεις παρά απαντήσεις.

Αλλά τι γίνεται με το άτομο; Το γνωστό πλανητικό μοντέλο προτάθηκε το 1911 και αμέσως προκάλεσε πολλές ερωτήσεις. Το κύριο είναι: πώς είναι το αρνητικό ηλεκτρόνιο σε τροχιά και γιατί δεν εμπίπτει στον θετικό πυρήνα; Όπως λένε τώρα - μια καλή ερώτηση. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι όλοι οι θεωρητικοί υπολογισμοί αυτή τη στιγμή πραγματοποιήθηκαν με βάση την κλασσική μηχανική - η αβεβαιότητα του Heisenberg δεν έχει ακόμη λάβει μια αξιέπαινη θέση στη θεωρία του ατόμου. Αυτό το γεγονός δεν επέτρεψε στους επιστήμονες να κατανοήσουν την ουσία των μηχανικών του ατόμου. Ο αδελφός "Σωτήρας" Niels Bohr - του έδωσε σταθερότητα με την παραδοχή του ότι το ηλεκτρόνιο έχει τροχιακά επίπεδα, ενώ δεν εκπέμπει ενέργεια, δηλ. Μην το χάσετε και μην πέσετε στον πυρήνα.

Μια μελέτη της συνέχειας της ενέργειαςοι καταστάσεις του ατόμου έχουν ήδη δώσει ώθηση στην ανάπτυξη μιας εντελώς νέας φυσικής - της κβαντικής φυσικής, την αρχή της οποίας ο Max Planck καθόρισε το 1900. Ανακάλυψε το φαινόμενο της ενεργειακής κβαντισμού και ο Niels Bohr βρήκε την αίτησή του. Ωστόσο, στο μέλλον αποδείχθηκε ότι ήταν εντελώς λάθος να περιγράψουμε το μοντέλο ενός ατόμου από την κλασσική μηχανική ενός μακροκοσμικού κόσμου που είναι κατανοητό για μας. Ακόμη και ο χρόνος και ο χώρος στις συνθήκες του κβαντικού κόσμου αποκτούν εντελώς διαφορετικό νόημα. Μέχρι αυτή τη φορά οι προσπάθειες των θεωρητικών φυσικών να δώσουν ένα μαθηματικό μοντέλο ενός πλανητικού ατόμου είχαν ως αποτέλεσμα πολυκατοικίες και αναποτελεσματικές εξισώσεις. Το πρόβλημα επιλύθηκε χρησιμοποιώντας τη σχέση αβεβαιότητας του Heisenberg. Αυτή η εκπληκτικά μέτρια μαθηματική έκφραση σχετίζεται με τις αβεβαιότητες της χωρικής συντεταγμένης Δx και της ταχύτητας Δv με τη μάζα του σωματιδίου m και της σταθεράς Planck h:.

Δx * Δv> h / m

Εξ ου και η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ μικρο- καιμακροσκόπιο: οι συντεταγμένες και οι ταχύτητες των σωματιδίων στον μικρόκοσμο δεν ορίζονται σε συγκεκριμένη μορφή - είναι πιθανολογικού χαρακτήρα. Από την άλλη πλευρά, η αρχή του Heisenberg στη δεξιά πλευρά της ανισότητας περιέχει μια εντελώς συγκεκριμένη θετική τιμή, πράγμα που σημαίνει ότι η μηδενική αξία μιας τουλάχιστον από τις αβεβαιότητες εξαλείφεται. Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα και η θέση των σωματιδίων στον υποατομικό κόσμο καθορίζεται πάντοτε με ανακρίβεια και δεν είναι ποτέ μηδέν. Σε ακριβώς την ίδια παρακμή, η αβεβαιότητα του Heisenberg συνδέει άλλα ζεύγη συνδεδεμένων χαρακτηριστικών, για παράδειγμα, την ενεργειακή αβεβαιότητα ΔΕ και τη χρονική περίοδο Δt:

ΔΕΔt> h

Η ουσία αυτής της έκφρασης είναι ότι είναι αδύνατομετρά ταυτόχρονα την ενέργεια ενός ατομικού σωματιδίου και τον χρόνο με τον οποίο το έχει, χωρίς την αβεβαιότητα του νόηματός του, αφού η μέτρηση της ενέργειας χρειάζεται κάποιο χρόνο, κατά την οποία η ενέργεια θα αλλάξει τυχαία.