Heisenberg se onsekerheidsbeginsel - die deur na die micro wêreld

Wanneer die jong Maks Plank het sy onderwyser wat hy wou om voort te gaan om deel te neem in teoretiese fisika, het hy geglimlag en hom verseker dat ek net geleer daar het niks te doen - net links "skoon te maak die ruwe." Helaas! Pogings Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger en ander. Alles is onderstebo, en so deeglik dat jy nie terug sal terugkeer, en voor die paaie. Verdere - meer, te midde van die algemene teorie van chaos skielik verskyn, byvoorbeeld, die Heisenberg onsekerheid. Soos hulle sê, dit is net nie genoeg nie. By die draai van 19-20 eeue, het wetenskaplikes die deur oopgemaak om die onbekende gebied van elementêre deeltjies, en daar is die gewone Newton-meganika misluk.

Dit wil voorkom, "voor", al is goed - dat die fisiese liggaam, so sy koördinate. In "normale fisika," jy kan altyd 'n pyl en spesifiseer "poke" in sy "normale" voorwerp, selfs beweeg. Glip teoreties uitgesluit - Newton se wette maak nie foute nie. Maar hier is die voorwerp van studie steeds kleiner - graan, 'n molekuul, atoom. verdwyn eers die presiese kontoere van die voorwerp, en dan in sy beskrywing verskyn probabilistiese ramings van gemiddelde pryse vir die gasmolekules, en uiteindelik, die molekules koördinate is "normaal", maar ons kan sê oor die gasmolekule: óf hier, of daar, maar heel waarskynlik iewers in hierdie gebied. Tyd sal slaag, en die probleem van die Heisenberg onsekerheid op te los, maar dit later, maar nou ... Probeer om die "teoretiese boom" in die voorwerp getref al is dit "in die mees waarskynlike oorsprong." Swak? En watter soort voorwerp, wat sy grootte, vorm? Daar was meer vrae as antwoorde.

En wat van die atoom? Wel nou bekend planeet model is in 1911 voorgestel en onmiddellik het 'n baie vrae. Hoof onder hulle albei die negatiewe elektron wentelbaan gehou en hoekom hy nie val op die positiewe kern? Soos hulle sê - goeie vraag. Dit sal opgemerk word dat al die teoretiese berekeninge in hierdie tyd uit op die basis van klassieke meganika gedra - Heisenberg se onsekerheidsbeginsel het nie 'n eerbare plek gewen in die teorie van die atoom. Hierdie feit maak nie voorsiening wetenskaplikes om die essensie van die meganika van die atoom te verstaan. "Spa" Niels Bohr atoom - dit het hom stabiliteit aan die aanname dat die elektron het orbitaal vlakke, synde waarop hy nie energie, dit wil sê uitstraal, dit nie te verloor en val nie in die kern.

Studie oor die kontinuïteit van die energietoestande van die atoom reeds stukrag gegee aan die ontwikkeling van 'n heeltemal nuwe fisika - kwantum, begin deur Maks Plank in 1900. Hy ontdek die verskynsel van kwantisering van energie, en Niels Bohr het 'n gebruik vir dit. Later, egter, is daar gevind dat beskryf deur die klassieke meganika model van die atoom ons kan die makrokosmos absoluut verkeerd verstaan. Selfs tyd en ruimte in terme van die kwantum wêreld neem op 'n heel ander betekenis. Teen hierdie tyd het die poging van teoretiese fisici gee 'n wiskundige model van die planeet atoom geëindig verdiepingen en nutteloos vergelykings. Die probleem is opgelos deur die gebruik van die Heisenberg onsekerheid verhouding. Hierdie verbasend beskeie wiskundige uitdrukking bind onsekerheid ruimtelike koördinate Δx en Δv spoed deeltjie massa m en Planck se konstante h:.

Δx * Δv> h / m

Vandaar die fundamentele verskil mikro- en makro: posisie en snelheid van die deeltjies in die mikro nie in 'n bepaalde vorm opgespoor - het hulle 'n kans natuur. Aan die ander kant, die Heisenberg beginsel in die regterkant bevat 'n baie konkrete positiewe waarde, wat impliseer dat die waarde van nul ten minste een van onsekerheid uitgeskakel. In die praktyk beteken dit dat die snelheid en posisie van die deeltjies in die subatomiese wêreld altyd bepaal word met 'n fout, en dit is nooit nul. In presies dieselfde hoek bind Heisenberg onsekerheid ander gekoppelde pare eienskappe, soos energie en die tyd onsekerheid E Δt?:

ΔEΔt> h

Die essensie van hierdie uitdrukking is dat dit onmoontlik is om gelyktydig die energie van kerndeeltjies en die tydstip waarop sy besit dit te meet, sonder die onsekerheid van sy waarde verloor sedert die energie meting neem 'n geruime tyd, waartydens die energie lukraak verander.