Trvalé Heisenberg. Pomer neistoty Heisenberg.

Keď pretaktované (zrýchlenie) elektrónu, fungovanie elektrických poľných síl ide na zvýšenie svojej kinetickej energie. Pre podmienky experimentu dostaneme

Substitúcia numerických hodnôt dáva

V dôsledku toho U \u003d 400 Vv opísaných experimentoch majú vlnovú dĺžku pre elektrón de broglya Rovný \u003d 6.2 10 -11 m.

Rovnakú hodnotu pre vlnovú dĺžku a výpočet podľa vzorca Wulfa-Bragg na základe teórie vlny.

Hypotéza Louis de Broglya Existencia vlastností vĺn v časticiach dostala svoje experimentálne potvrdenie.

Zdá sa, že je možné upokojiť a robiť niečo iné. Otázka však vznesela de boroglemBolo to príliš zásadné a potrebné viac vizuálnych potvrdení. Preto experimentátori pokračovali vo svojej práci.

Treba poznamenať, že zároveň nezávisle nezávisle Dávidson Profesor sa v týchto otázkach angažoval. Aberdeen UniversityGeorge P.tomson (Syn slávy Joseph John Thomsonotvorený elektrónovou), ktorý dosiahol úspech ako prvý.

Na obr. 3 prvé fotografie s dvomi difrakčnými vzormi pri rôznych namáhaní na katódovej trubici. Je možné vidieť, že zvýšenie napätia (ľavého obrazu), čo vedie k zvýšeniu elektrickej energie, vedie k jasnejšiemu obrazu s veľkým počtom krúžkov.

Opakované opakovanie svojich experimentov s rôznymi fóliovými vzorkami, George P.tomson uzavrela:

Niektorí po J.p.tomson Získali sa podobné výsledky P.startakovskyA potom a potom ostatní fyzici, ktoré boli tiež schopní upevniť difrakčné krúžky, ktoré vznikajú z priechodu elektrónového lúča cez tenké kovové vrstvy.

Sovietsky fyzik Josep Mandelshtam S zamestnancami išlo ešte ďalej, dokázal experimentálne ukázať de broyolevsky Vlny môžu medzi sebou.

Potom sa ukázalo, že vlastnosti vlny detegujú neutróny, protóny a dokonca aj vodíkové molekuly.

Elektrónová difrakcia (elektronika) Teraz sa používa v štúdii povrchovej štruktúry, napríklad pri štúdiu korózie, v adsorpcii plynov na povrchu.

Difrakcionálne neutrón (neutrianka) Je to silné prostriedky na štúdium štruktúr, najmä organických kryštálov obsahujúcich vodík, ktorý nie je možné vykonať pomocou röntgenového žiarenia.

Zdá sa, že nová pobočka vedy - elektronická optika , Dať svet nové zariadenie - elektrónový mikroskop Bez ktorých mnohých štúdií je v súčasnosti nemysliteľné. Pri zrýchľovaní namáhania 50 predtým 100kvrozlíšenie elektrónových mikroskopov sa blíži 20 .

Ale toto bolo neskôr a priekopníci

Pomer neistoty Heisenberg

Osvedčená súčasná prítomnosť v mikročastich a korpuskulárnych a vlnových vlastnostiach viedla k nemožnosti uplatňovania zákonov klasickej mechaniky k nim.

V Macromir Môžete určite určite určiť impulz a súradnicu riadiaceho tela alebo materiálu; Môžete vypočítať trajektóriu ich pohybu.

V mikrometri Vďaka prítomnosti vlnových vlastností neexistujú simultánne hodnoty súradníc a rýchlosti (impulz): ak je známa rýchlosť (impulz), umiestnenie častíc (jeho súradnica) nemá definitívnu hodnotu - koncepcia vlnovej dĺžky v konkrétnom mieste nedáva zmysel. To isté je rovnakým spôsobom.

Tam je paradox, ktorý bol prvýkrát formulovaný nemeckým fyzikom Werner Geisenberg vo forme tzv.
Princíp neistoty:

Rozdelenie výrazu (4) pre hmotnosť m. Častice získavame ďalšiu formu písania zásady neistoty:

Vyššie uvedené je dobre ilustrované niekoľkými príkladmi, s ktorými sa tu môžete zoznámiť.

Ak ste expresiu p x cez energiu (p x \u003d e / v x), potom zvažujete, že X / V X \u003d T, dostaneme pomer neistotypre energiu E.a čas t.:

Tu je čas, počas ktorého má mikročasticu energiu energiu.

Napríklad atóm na najnižšia úroveň energie Môže zostať na dlhú dobu (), preto je energia tohto stavu úplne definovaná: E \u003d 0.

V vyššia energiaa atóm je veľmi dlhý. Ak sa tento čas rovný t, potom energia atómu v tomto stave môže byť určená s presnosťou a bude rovnaká. Keď sa atóm pohybuje z vyššej úrovne na nižšiu úroveň energie s energiou e "emituje fotón s energiou

Energia pružného fotónu môže byť teda známa len E. Hodnota e E je určená časom T životnosti atómu v excitovanom stave.

Na základe výrazu (7) to môže byť argumentované rádená kvantová frekvencia (fotón) má neistoturovná \u003d e / h, t.j. čiary v spektre budú mať frekvenciu rovnú E / H.

Schrödinger Rovnica

V klasickej mechanike je pohyb akéhokoľvek materiálu bodu jednoznačne opísaný ISAAC od Newtonovej rovnice ( druhý Newtonový zákon), ktorý má v pohybe pozdĺž osi OH (jednorozmerný prípad)

Kvantová mechanika si vyžaduje účtovanie vlastností vlny častíc. Preto by sa namiesto vzorca (8) použila ďalšia rovnica. Takáto rovnica B. 1926 bol zaznamenaný Ernest Schrödinger A nosí jeho meno.

Tak, že rovnica opisujúca pohyby mikročastíc vzala do úvahy jeho vlastnostiTáto rovnica musí byť mávať . Pre plochú vlnu množiteľnú pozdĺž osi, vlnová rovnica predstavuje diferenciálna rovnica druhého rádu v súkromných derivátoch. Nezávislé premenné v ňom sú súradnica a čas.

Kedy elektromagnetická vlna mať

Ak chcete opísať pohyb mikročastíc, predstavujeme funkciu \u003d (x, y, z, t)Spojené s bogly vlnová dĺžka (Význam tejto funkcie sa bude považovať za nižšie). V týchto notácii dostávame

Vezmite druhý súkromný derivát rovnice (11) včas, to znamená, že je to dvakrát t.

Pretože v / \u003d, môžeme písať (/ v) 2 \u003d 1 / () 2. Teraz, s vedomím, že vlnová dĺžka de broglya \u003d H / (MV), dostaneme

Berúc do úvahy (14) a (15) z (13)

Tu je prevádzkovateľ Laplace. Použitie IT na funkciu PSI dáva - laplasistan .

Vo všeobecnosti je vlnová rovnica funkciou dvoch typov premenných. Ako už bolo spomenuté schrödinger Rovnica Vo formulári (16) a (17) nezávisí od času a zaznamenané pre stacionárny prípad, v ktorom funkcia vlny nezávisí od času: v rovnici (16) \u003d (X)a v rovnici (17) \u003d (x, y, z).

Pri zohľadnení čas ako iná premenná, \u003d (x, y, z, t) a schrödinger Rovnica Trvá druhy

Najprv , je to pravda len pri malom (v porovnaní s rýchlosťou svetla vo vákuu) rýchlosť pohybu častíc, keď
V.<< c.

Po druhé , schrödinger Rovnica Nepopíše procesy, ktoré sa vyskytujú so zmenou počtu interakčných častíc, ich narodenia alebo znižovania, a neberie do úvahy vnútorné stupne voľnosti častíc, ako je točenie.

Bola získaná relativistická verzia tejto rovnice (keď v c.) Paul Dirac (Tu to nepovažujeme).

Zaznamenané vyššie (16) a (17) stacionárne varianty Schrödingerovej rovnice odtrhnúť Čas rovnice (18) Pri zohľadnení časového faktora.

Schrödinger Rovnica Publikované pre častice pohybujúce sa v poli charakterizovanej potenciálnou energiou U.. Pri riešení tejto rovnice je potrebné špecifikovať typ potenciálneho poľa a zákon o zmene U.. Z roztoku tejto rovnice nasleduje zákon o kvantizácii energie Pre častice, ktoré sa zhodujú s pravidlami, ktoré vstúpil do bóru vo vývoji teórie atómu vodíka. Avšak, tu sa ukazuje prirodzený spôsobako výsledok riešenia a nie umelo odložili, ako bór.

Argumenty uvedené v tomto oddiele sa netvrdia, že stiahli Schrödingerovu rovnicu. V podstate je rovnica (18) postulovaná a na jej súdny sudca, porovnávajúci účinok z tejto rovnice s výsledkami experimentov.

Presne vďaka experimentálnym dôkazom a je bezpečné argumentovať schrödinger Rovnica úspešne popisuje správanie mikrojektov V nonrelativistickej aproximácii.

Predpokladajme, že existuje slabý tok častíc, ktoré jeden elektrón prechádza cez drážku po druhom po určitej dobe. Schrödinger Rovnica Nedovoľuje vám presne predpovedať, aký druh obrazovky sa obrazovka dostane konkrétny elektrón. Táto rovnica dáva len pravdepodobnosť rozdelenia častíc cez obrazovku Po prechode medzera. Ak však experiment pokračuje dostatočne dlho, takže veľký počet častíc padne na obrazovke, nastáva sa obyčajný difrakčný vzor.

Teda, teória predpovedá len štatistický výsledok., to znamená, čo sa deje v priemere za veľké časové obdobie.

Funkcia vlny

Teraz sa pokúsime zistiť, čo je vlnová funkcia zavedená v predchádzajúcom odseku \u003d (x, y, z, t),.

Zoberiem to všeobecne formulár plochej vlny, ktorá sa rozprestiera na smer normy Na. (Pozri obr .4). Utierky vo vlnovej vlnovej rovine AU Píšeme komplexný formulár

kde 0 amplitúda je frekvencia, t. - Čas. Po nejakom čase sa predná časť vĺn pohybuje a bude obsadiť A "B".

Princíp neistoty Geisenberg. (alebo Gayisenberg.) V kvantovej mechanike - zásadná nerovnosť (pomer neistoty), ktorý stanovuje presnosť súčasnej definície dvojice charakterizácie kvantového systému fyzického pozorovaného (pozri fyzikálnu hodnotu), ktorá opísal operátorov, ktoré nie sú k dispozícii (napríklad súradnice a impulz, prúd a napätie, elektrické a magnetické pole). Pomer neistôt stanovuje dolnú hranicu pre produkt štandardných odchýlok páru kvantového pozorovateľného. Zásada neistoty, otvorená Werner Heisenberg v G., je jedným zo základného kameňa kvantovej mechaniky.

Krátka recenzia

Pomer neistoty Geisenberg je teoretický limit presnosti simultánnych meraní dvoch nepočítateľných pozorovateľných. Platí pre ideálne merania, niekedy označované ako namerané von Nimanan a pre non-ideálne merania alebo merania Landau.

Podľa princípu neistôt, častica nemôže byť opísaná ako klasická častica, to znamená, že nie je možné presne merať polohou a rýchlosťou (pulz), ako aj obyčajná klasická vlna a ako vlna. (Samotná skutočnosť, že ktorýkoľvek z týchto opisov môže byť spravodlivý, aspoň v niektorých prípadoch sa nazýva corpuscular vlna dualizmus). Zásada neistoty, vo forme pôvodne navrhnutého spoločnosťou Heisenberg, platí a v prípade, keď nefajčiarsky Z týchto dvoch popisov nie je úplne a výlučne vhodná, napríklad častica s určitou energetickou hodnotou umiestnenou v krabici s ideálnym reflexnými stenami; To znamená, že pre systémy, ktoré nie sú charakterizované n. Akákoľvek definitívna "poloha" alebo priestorová súradnica (funkcia vlny častice je delolokalizovaná na celý priestor boxu, to znamená, že jeho súradnice nemajú určitú hodnotu, lokalizácia častíc nie je presne veľkosť krabice), n. Určitá hodnota impulzov (vrátane jej smeru; v príklade s časticou v krabici je impulzný modul definovaný, ale jeho smer nie je definovaný).

Pomery neistoty neobmedzujú presnosť jednorazového merania akejkoľvek hodnoty (pre multidimenzionálne hodnoty je určené v všeobecnom prípade len jeden komponent). Ak je jeho operátor so sebou v rôznych bodoch, potom presnosť a viacnásobné (alebo nepretržité) meranie jednej hodnoty nie je obmedzené. Napríklad pomer neistoty pre voľnú časticu nebráni presnému meraniu pulzu, ale nie je presne merať jeho koordináciu (toto obmedzenie sa nazýva štandardný kvantový limit pre súradnicu).

Pomer neistôt v kvantovej mechanike je v matematickom zmysle, že existuje priamy priamy dôsledok niektorých vlastností Fourierovej transformácie.

Existuje presná kvantitatívna analógia medzi pomermi neistoty Heisenberg a vlastnosti vĺn alebo signálov. Zvážte časový variabilný signál, ako je zvuková vlna. Je zbytočné hovoriť o frekvenčnom spektre signálu v ktoromkoľvek čase. Ak chcete presne určiť frekvenciu, je potrebné signál nejaký čas pozorovať, čím stratíte presnosť času stanovenia času. Inými slovami, zvuk nemôže súčasne mať presnú hodnotu svojej fixácie, pretože má veľmi krátky pulz a presnú frekvenčnú hodnotu, ako je to v prípade kontinuálneho (a v zásade nekonečne dlhý) čistý tón (čistý sínusoid ). Dočasná poloha a frekvencia vlny sú matematicky úplne podobné koordinácii a (kvantového mechanického) impulzu častíc. Čo nie je vôbec prekvapujúce, ak si to pamätáte (alebo p. \\ t x. = k. x. V systéme jednotiek), to znamená, že impulz v kvantovej mechanike je priestorová frekvencia pozdĺž zodpovedajúcej koordinácie.

V každodennom živote zvyčajne nedodržiavame kvantovú neistotu, pretože hodnota je extrémne mála, a preto sú pomery neistôt ukladá takéto slabé obmedzenia chýb merania, ktoré sú zjavne neviditeľné na pozadí skutočných praktických chýb našich zariadení alebo zmyslov.

Definícia

Ak existuje niekoľko identických kópií systému v tomto stave, nameraná súradnica a hodnoty impulzov budú dodržiavať určitú distribúciu pravdepodobnosti - to je základný postulát kvantovej mechaniky. Meranie hodnoty odchýlky RMS Δ x. Súradnice a štandardná odchýlka Δ p. \\ t Impulz, zistíme, že:

kde je prezentovaná Planck.

Všimnite si, že táto nerovnosť dáva niekoľko možností - štát môže byť taký x. možno merať s vysokou presnosťou, ale potom p. \\ t bude známy len približne alebo naopak p. \\ t možno presne definovať x. - nie. Vo všetkých ostatných štátoch a x. a p. \\ t Môže byť meraná s "rozumnou" (ale nie ľubovoľne vysokou) presnosťou.

Možnosti a príklady

Všeobecný princíp neistoty

Zásada neistoty sa nevzťahuje len na koordináciu a impulz (ako ho prvýkrát navrhol Heisenberg). Vo svojej všeobecnej forme sa vzťahuje na každý pár bojové premenné. Všeobecne platí, že na rozdiel od prípadu koordinátov a impulzov diskutovaných vyššie, dolná hranica práce "neistôt" dvoch konjugovaných premenných závisí od stavu systému. Princíp neistoty sa potom stane teoreticky v teórii operátorov, ktoré tu dávame

Preto je nasledujúci spoločná forma pravdivá. princíp neistoty, prvý vedený Persard Robertson a (samostatne) Erwin Schrödinger:

Táto nerovnosť sa nazýva robertson - Schrödingerov pomer.

Operátor A.B. − B.A. Prepínač A. a B. a označujú ako [ A.,B.]. Je definovaný pre tých x. pre ktoré sú definované A.B.x. a B.A.x. .

Z Robertson - Schrödingerov pomer okamžite nasleduje pomer neistoty Heisenberg:

Predpokladať A. a B. - dve fyzické množstvá, ktoré sú spojené s vlastnými potrebami. Ak A.B.ψ I. B.A.ψ Sú definované, potom:

Priemerná hodnota hodnôt X. V stave systému a

Môže existovať aj existencia dvoch nekompromisných vlastných prevádzkovateľov A. a B. ktoré majú rovnaký vlastný vektor ψ. V tomto prípade je ψ čistý stav, ktorý je súčasne merateľný A. a B. .

Všeobecné pozorované premenné, ktoré dodržiavajú zásadu neistoty

Predchádzajúce matematické výsledky ukazujú, ako nájsť pomery neistoty medzi fyzikálnymi premennými, konkrétne určiť hodnoty variabilných párov A. a B. Ktorý spínač má určité analytické vlastnosti.

• najznámejší postoj neistoty - medzi súradnicou a pulzom častíc v priestore:

• pomer neistoty medzi dvoma ortogonálnymi zložkami obsluhy úplného uhlového hybnosti častíc: \\ t

• nasledujúci pomer neistoty medzi energiou a časom je často prezentovaný v učebniciach fyziky, hoci jeho interpretácia vyžaduje opatrnosť, pretože neexistuje žiadny operátor, ktorý predstavuje čas:

Vyjadrenie konečného dostupného počtu informácií o rybách

Princíp neistoty alternatívne je odvodený ako expresia nerovnosti krátera - rao v klasickej teórii meraní, v prípade, keď sa meria poloha častíc. Stredne-kvadratický impulz častíc vstupuje do nerovnosti ako informácie o rybách. Pozri tiež plné fyzické informácie.

Interpretácia

Einstein bol presvedčený, že táto interpretácia bola chybná. Jeho úvaha bola založená na tom, že všetky známe rozdelenie pravdepodobnosti boli výsledkom deterministických udalostí. Distribúcia nosnej mince alebo valcovacej kosti môže byť opísaná distribúciou pravdepodobnosti (50% orol, 50% spech). To však neznamená, že ich fyzické pohyby sú nepredvídateľné. Bežný mechanik môže vypočítať presne, ako každá minca pristála, ak budú známe sily, a orli / rieky budú stále distribuované (s náhodnými počiatočnými silami).

Einstein predpokladal, že v kvantovej mechanike boli skryté premenné, ktoré sú základom pozorovaných pravdepodobností.

Ani Einstein, ani nikto iný nebol schopný vybudovať uspokojivú teóriu skrytých premenných a bellova nerovnosť ilustruje niektoré veľmi trnité cesty v snahe tak urobiť. Hoci správanie jednotlivých častíc je omylom, je tiež kalená správanie iných častíc. Preto, ak je zásada neistoty výsledkom určitého deterministického procesu, ukázalo sa, že častice vo veľkých vzdialenostiach by mali okamžite prenášať informácie, aby sa zabezpečila korelácia v ich správaní.

Zásada neistoty v populárnej kultúre

Princíp neistoty je často nesprávne pochopený alebo je uvedený v populárnej tlači. Jedným častým nesprávnym znením je, že pozorovanie udalosti mení samotnú udalosť. Všeobecne povedané, toto nie je spojené s princípom neistoty. Takmer akýmkoľvek lineárnym operátorom mení vektor, na ktorom pôsobí (to znamená, že takmer akékoľvek zmeny pozorovania štátu), ale pre komutálnych prevádzkovateľov neexistujú žiadne obmedzenia týkajúce sa možných variácií hodnôt (). Napríklad projekcie pulzu na osi c. a y. Môže sa merať spolu, koľko presne, hoci každé meranie zmení stav systému. Okrem toho, v zásade neistoty, hovoríme o paralelnom meraní hodnôt pre niekoľko systémov v jednom stave, a nie po sebe idúcich interakcií s rovnakým systémom.

Iné (aj zavádzajúce) analógie s makroskopickými účinkami boli navrhnuté na vysvetlenie princípu neistoty: jeden z nich považuje lisovanie melónu s prstom. Účinok je známy - nie je možné predpovedať, ako rýchlo alebo tam, kde semeno zmizne. Tento náhodný výsledok je založený úplne na chaotickosti, ktorá môže byť vysvetlená v jednoduchých klasických termínoch.

V niektorých vedeckých fikčných príbehoch sa zariadenie na prekonanie princípu neistoty nazýva kompenzátor Geisenberg, najznámejší sa používa na "Enterprise" hviezd z fantastickej televízneho seriálu hviezdnej cesty v teleportátore. Nie je však známe, čo znamená "prekonanie princípu neistoty." V jednom z tlačových konferencií bol výrobca série spýtal: "Ako funguje kompenzátor Geisenberg?" Čo odpovedal "Ďakujem, dobre!"

Koncepcia neistoty kvantovej mechaniky

Koncepty a princípy klasickej fyziky ukázalo sa, že nie je použiteľné nielen na štúdium vlastností priestoru a času, ale ešte viac k štúdiu fyzikálnych vlastností najmenších častíc hmoty alebo mikrojektov, ako sú elektróny, protóny, neutróny, atómy a Objekty podobné im, ktoré sa často nazývajú atómové častice. Tvoria neviditeľné mikrovlda preto vlastnosti objektov tohto sveta nie sú absolútne podobné vlastnostiam obvyklých objektov macromir.Planéty, hviezdy, kométy, quasars a iné nebeské telá megair.

Pokiaľ ide o štúdium vlastností a vzorov objektov Micromyr, je potrebné okamžite opustiť obvyklé myšlienky, ktoré sú na ňom uložené s objektmi a javmi makromínu okolo nás. Samozrejme, že to nie je ľahké to urobiť, pre všetky naše skúsenosti a nápady vznikli a spoliehajú sa na pozorovania obyčajných orgánov a my sme sami makro predmetov. Preto sa vyžaduje značné úsilie na prekonanie našich predchádzajúcich skúseností s vzdelávacími mikroplaskami. Abstrakcie a matematické výskumné metódy sú široko používané na opis správania mikrojektov.

Najprv bola fyzika ohromená neobvyklými vlastnosťami tých najmenších častíc hmoty, ktoré študovali v mikrometri. Pokusy o opisovanie, a ešte viac vysvetliť vlastnosti mikročastíc s pomocou konceptov a princípov klasickej fyziky utrpeli explicitné zlyhanie. Hľadanie nových konceptov a metód vysvetlenia nakoniec viedli k vzniku novej kvantovej mechaniky, v záverečnej konštrukcii a odôvodnení, pre ktoré E. Schrödinger (1887-1961), V. Heisenberg (1901-1976), M. Born ( 1901-1976)). Na samom začiatku bol tento mechanik pomenovaný mávaťna rozdiel od bežnej mechaniky, ktorá považuje svoje objekty, ktoré sa skladajú korpusalebo častice. V budúcnosti bol názov mikro-prednášok schválený podľa mena kvantová mechanika.

4.1. Dualizmus vĺn a častíc v mikrojektoch.

Diskusia o neobvyklých vlastnostiach mikroplasiek Poďme začať s popisom experimentov, cez ktoré bolo najprv zistené, že tieto objekty v niektorých experimentoch sa detekujú ako častice materiálu, alebo corpusscles, v iných - ako vlny. Pre porovnanie sme schopní študovať históriu optických javov. Je známe, že Newton považoval za svetlo vo forme najmenšieho korpusu, ale po otvorení javov interferencie a difrakcie sa prevládalo, podľa ktorého bolo svetlo prezentované vo forme vlnového pohybu vznikajúceho v špeciálne médium nazýva éter. Na začiatku nášho storočia prispelo otvorenie fotofektov fenoménu k uznaniu korpuskulárneho charakteru svetla: fotóny len reprezentované takéto svetlé corpules. Ešte skôr (1900) Myšlienka diskrétnych častí (Quantica) energie a používal nemecký fyzik Max

Plank (1858-1947) na vysvetlenie procesov absorpcie a radiačnej energie a. \\ T Následne A. Eistein ukázal, že svetlo nie je absorbované a emituje, ale vzťahuje sa aj na Quanta. Na tomto základe sa mu podarilo vysvetliť fenomén foto efektu, pozostávajúci v roztrhnutí kvantovým svetlom, pomenovaným fotórumelektróny z povrchu tela. ERA I. E.foton je úmerná frekvencii: E \u003d. hv, kde E -energiav - Frekvencia, H - Trvalá doska.

Na druhej strane, ľahké javy, ako je rušenie a difrakcia, boli vysvetlené v poslednom storočí s pomocou reprezentácií vĺn. Theorem Maxwell bola považovaná za špeciálny typ elektromagnetických vĺn. Klasické myšlienky o svetle ako vlnové procesy sa teda doplnili novými názormi, berúc do úvahy ako tok svetlého korpusu, kánote alebo fotónov. V dôsledku toho tzv. korpulárska vlna dualizmus,podľa ktorého sa jedna optická javová fenoména (fotoeff) vysvetlil pomocou korpuskulárnych reprezentácií, iných (rušenie a difrakcie) - vlnové zobrazenia. Z hľadiska bežného vedomia bolo ťažké si predstaviť svetlo ako tok častíc - fotóny, ale nie menej známe sa zdalo, že skrátila svetlo na vlnový proces. Ešte menej jasné sa zdalo, že si predstavuje svetlo vo forme druhu stvorenia, spájanie vlastností korpuskulárne a vĺn. Na vývoj fyzickej vedy však prispelo uznanie povahy korpuscular-wave v mnohých smeroch.

Nový radikálový krok vo vývoji fyziky bol spojený s distribúciou dualizmus korpusculárneho vlny na najmenších časticiach látky - elektrónov, protónov, neutrónov a iných mikrojektov.V klasickej fyzike bola látka vždy považovaná za pozostávajúcu z častíc, a preto sa zdalo, že vlastnosti vlny sa mu zjavne cudzinec. Objav prítomnosti vlnových vlastností medzi mikročasticami, prvé hypotézy, ktorých existencia bola vyjadrená v roku 1924, dobre známy francúzsky vedec Louis de Broglil (1875-1960). Tieto hypotézy boli experimentálne potvrdené v roku 1927 americkými fyzikmi K. Davisson a L. Jermom, najprv objavil fenomén difrakcie elektrónov na niklové kryštál, to znamená typický obraz.

Hypotém a de Broroglya:

Každá materiálová častica, bez ohľadu na jej povahu, by mala byť vložená do vlny, ktorej dĺžka je nepriamo úmerná impulzu častíc: λ = h. / p. \\ t kde h. - Trvalé častice PLANCK, P - impulzné častice, rovnaké ako produkt jeho hmotnosti pre rýchlosť.

Zistilo sa teda, že nielen fotóny, t.j. fúzne kvantifikáciu, ale aj materiál, skutočné častice, ako napríklad elektrón, protón, neutrón a iné, majú dvojité vlastnosti. V dôsledku toho majú všetky mikrojekty ako korpusculárne aj vlnové vlastnosti. Tento fenomén nazval neskôr dualizmus vĺn a častíc, \\ tnebolo vôbec naskladané v Ramkliklasickom fyzike, objekty štúdie, ktoré by mohli mať buď korpuskulárne alebo vlnové vlastnosti. Na rozdiel od toho, mikrojekty majú korpusculárne aj vlnové vlastnosti. Napríklad v niektorých experimentoch sa elektrón detegoval typicky korpuskulárne vlastnosti, a v iných - vlnových vlastnostiach, takže by sa mohlo nazvať oba častice aj vlnu. Skutočnosť, že prietok elektrónov je tok najmenších častíc látky, tiež vedeli skôr, ale skutočnosť, že tento tok detekuje vlastnosti vlny, ktoré tvoria typické javy rušenia a difrakcie, ako sú vlny svetla, zvuk a tekutina Ukázalo sa, že je to úplné prekvapenie pre fyzikov.

Pre lepšie pochopenie všetkých ďalších problémov urobíme takýto mentálny experiment. Nech máme zariadenie, ktoré dáva tok elektrónov, napríklad elektronickú pištoľ. Dali sme tenkú kovovú dosku s dvoma otvormi pred ním, cez ktoré môžu elektróny lietať. Priechod elektrónov cez tieto otvory je zaznamenaný špeciálnym zariadením, napríklad pultom Geiger alebo elektronický multiplikátor pripojený k dynamike. Ak vypočítate počet elektrónov, ktoré prešli samostatne cez prvý otvor, keď je druhá uzavretá, a cez druhú, keď sa prvá zatvorená, a potom cez obidva otvory, ukazuje, že súčet pravdepodobností elektrónov prechádzajúcich, keď Jeden z otvorov je otvorený, nebude sa rovnať pravdepodobnosti ich priechodu s dvoma otvorenými otvormi:

kde R -pravdepodobnosť priechodu elektrónov pri dvoch otvorených otvoroch, P1-pravdepodobnosť prechodu elektrónov pri otváraní prvého otvoru, P2-pravdepodobnosť pri otváraní druhého otvoru.

Táto nerovnosť označuje prítomnosť rušeniekeď elektróny prechádzajú oboma dierkami. Je zaujímavé poznamenať, že ak na minulých elektrónoch ovplyvňuje svetlo, rušenie zmizne. V dôsledku toho fotóny, z ktorých svetlo pozostáva, zmeniť charakter elektrónového pohybu.

Máme teda úplne nový fenomén, ktorý spočíva v tom, že akýkoľvek pokus o pozorovanie mikrojektov je sprevádzané zmenou povahy ich pohybu. Preto nie je nemožné žiadne pozorovanie mikro-prednášok bez ohľadu na nástroje a meracie prostriedky predmetu na svete najmenších častíc hmoty. Táto okolnosť je zvyčajne námietka od tých, ktorí nevidia rozdiely medzi objektmi Micro a Makro. V makromírii, v ktorom žijeme, si nevšimneme vplyv pozorovacích a meracích prístrojov na Macotel, ktorý študujeme, pretože takmer taký vplyv je mimoriadne málo, a preto ich môžu byť zanedbané. V tomto svete sú nástroje aj nástroje a študované telá charakterizované rovnakým poradím veľkosti. Je úplne odlišný od mikrometra, kde macropribor nemôže ovplyvniť mikrojekty. Takýto vplyv sa však neobjaví v klasickej mechanike.

Ďalším zásadným rozdielom medzi mikroplaskami z makro objektov je v prítomnosti prvých korpuskulárnych vlnových vlastností, ale kombinácia takýchto protichodných vlastností v makro objektoch je úplne odmietnutá klasickou fyzikou. Hoci klasická fyzika rozpoznáva existenciu látky a polí, ale popiera existenciu predmetov s korpuskulárnymi vlastnosťami, ktoré sú obsiahnuté v látke a súčasne vlastnosti vlny, ktoré sú charakteristické pre fyzické polia (akustické, optické alebo elektromagnetické).

Na základe takýchto zdanlivých rozporov korpusculárnych a vlnových vlastností, dánsky fyzik Nils Bor predložil princíp komplementalitypre kvantové mechanické mikrojekty, podľa ktorého musí byť doplnený korpuskulárny obraz takéhoto opisu waveMalternatívny popis.V niektorých experimentoch sa majú mikročastice, ako sú elektróny, sa správajú ako typické korpusy, v iných - ako vlnové štruktúry. Samozrejme, že je nemožné si myslieť, že vlna a korpuskulárne vlastnosti v mikrojekciách vznikajú v dôsledku zodpovedajúcich experimentov. V skutočnosti sa takéto vlastnosti s týmito experimentmi zistia. Prichádzame, teda k záveru, že dualizmus mikrojektov, ktorá spočíva v kombinácii v jednom mikropodnikov v rovnakom čase vlny a korpuskulárne vlastnosti, je podstatnou charakteristikou objektov mikromyru. Na základe tejto charakteristiky môžeme pochopiť a vysvetliť ďalšie vlastnosti MicroLOd.

4.2. Pravdepodobnosť predpovede kvantovej mechaniky.

Základný rozdiel medzi kvantovou mechanikou z klasickej pozostáva tiež, že jeho predpovede majú vždy pravdepodobnostný charakter.To znamená, že nemôžeme presne predpovedať, aké miesto spadá, napríklad, elektrón v experimente, ktorý sa považuje za vyššie uvedený, bez ohľadu na dokonalé nástroje na pozorovanie a meranie. Je možné odhadnúť len jeho šance na získanie určitého miesta, a preto požiadať o tento koncept a metódy teoretnej pravdepodobnosti, ktorá slúži na analýzu neistých situácií. Zdôraznenie tohto "Veľmi dôležité rozdiel medzi klasickou a kvantovou mechanikou", R. Feynman označuje, že "nevieme, ako predpovedať, čo by sa malo stať za týchto okolností." Okrem toho pridáva, sme si istí, že je to nemysliteľné:

jediná vec, ktorá je prezentovaná, je pravdepodobnosť rôznych udalostí. Musíme pripustiť, že sme zmenili naše bývalé ideály pochopenia prírody. Možno je to krok späť, ale nikto nás neučil, ako sa mu vyhnúť!

Ideál klasickej mechaniky bol túžbou presnú a spoľahlivú predikciu študovaných javov a udalostí. V skutočnosti, ak je pozícia a rýchlosť mechanického systému mechanického systému v súčasnosti, rovnice mechaniky môžu vypočítať súradnice a rýchlosť jeho pohybu v ktoromkoľvek danom momente v budúcnosti alebo minulosti. V skutočnosti, nebeská mechanika, spolieha sa na túto zásadu, dáva mnoho rokov pred presnou a spoľahlivou prognózou o solárnych a lunárskych zatmeniach, ako aj o minulých zatmenie. Z toho vyplýva, že s takýmito predpovediami situácia nezohľadňuje zmenu udalostí v čase, ale najdôležitejšou vecou je, že klasická mechanika sú abstraktné (alebo rozptyľované) z mnohých komplikovaných faktorov. Napríklad považuje planéty pohybujúce sa okolo Slnka, ako materiálne bodky, pretože vzdialenosti medzi nimi sú oveľa väčšie ako rozmery samotných planét. Preto predpovedať pohyb planét, je celkom prijateľné zvážiť ich ako takéto body, t.j. Geometrické body, v ktorých je celá hmotnosť planét sústredená. Nehovoríme, že na určenie pozície a rýchlosti ich pohybu môžete byť rozptyľovaní od mnohých ďalších faktorov, napríklad z vplyvu iných systémov v galaxii, pohyb samotného galaxie atď. VďakaI. Zjednodušenie skutočného obrazu, jeho schéma je možné presné predpovede o pohybe nebeských telies.

Nič také je to vo svete najmenších častíc hmoty, ktorých vlastnosti môžeme súdiť len nepriamo podľa svedectva našich makroskopických nástrojov. Správanie mikro-prednášok nie je absolútne podobné správaniu Marshloel okolo nás, pozorovalo sa účinkami skúseností. Bohužiaľ, táto skúsenosť nemožno použiť pri štúdiu mikrojektov, pretože ich veľkosť sama nie sú porovnateľné s veľkosťou macotel, a interakčné sily, ktoré existujú v mikrometri, majú úplne iný, zložitejší charakter. Preto je fenomény vyskytujúce sa v mikrometri, je ťažké pochopiť a ľudia, ktorí sa s nimi najprv stretávajú a vedci sami, mnoho rokov strávili na ich štúdiu. Značný význam má tu osobitný princíp obmedzenia alebo zákazu, ktorý budeme diskutovať nižšie.

4.3. Zásada neistoty v kvantovej mechanike.

Tento princíp prvýkrát formuloval vynikajúci nemecký fyzik Werner Geisenberg (1901-1976) vo forme pomeru nepresností pri určovaní hodnôt konjugátu v kvantovej mechanike, ktorá sa teraz bežne povoľuje princíp neistoty.Jeho podstata je nasledovná: ak sa snažíme určiť hodnotu jednej z konjugovaných hodnôt v kvantovom mechanickom opise, napríklad súradnice x,hodnota inej hodnoty, menovite rýchlosť alebo skôr impulz p \u003d. mv, nie je možné určiť s tým istým

presnosť Inými slovami, tým presnejšie jedna z hodnôt konjugátu je určená, tým menej presná je ďalšia hodnota. Toto je pomer nepresností, alebo zásada neistoty, je vyjadrený nasledujúcim vzorcom:

kde x -označuje súradnicu r -pulz,h. - trvalé Planck a δ - prírastok veľkosti.

Preto to princíp neistoty to:

Je nemožné určiť situáciu a impulz mikročastíc s rovnakou presnosťou. Práca ich nepresností by nemala prekročiť konštantnú dosku.

V praxi, samozrejme, nepresnosti merania sú oveľa viac ako toto minimum, ktoré predpisuje zásadu neistoty, ale ide o hlavnú stránku prípadu. Hranice, ktoré sú stanovené týmto princípom, nemôžu byť prekonané zlepšením nástrojov merania. Preto sa zásada neistoty aspoň v súčasnosti považuje za základnú pozíciu kvantovej mechaniky a implicitne sa v ňom objavuje vo všetkých odôvodnení. Teoreticky nevylúčila možnosť odchýliť sa tejto zásady a podľa toho zmeny v zákonoch kvantovej mechaniky, ale v súčasnosti sa považuje za všeobecne akceptované.

Z princípu neistoty priamo z toho vyplýva, že je celkom možné vykonať experiment, s ktorým je možné určiť polohu mikročastíc s veľkou presnosťou, ale v tomto prípade bude jeho impulz stanovený nepresne. Naopak, ak je impulz určený s možným stupňom presnosti, potom jeho poloha nebude presne známa.

V kvantovej mechanike je akýkoľvek stav systému opísaný pomocou takzvanej "vlnovej funkcie", ale na rozdiel od klasickej mechaniky Táto funkcia určuje, že parametre jeho budúceho stavu nie je spoľahlivo, ale len s jedným alebo iným stupňom pravdepodobnosti. To znamená, že pre jeden alebo iný parameter systému, funkcia vlny poskytuje len pravdepodobnostné predpovede. Napríklad budúca pozícia akéhokoľvek systému častíc bude určená len v určitom intervale hodnôt, presnejšie, bude to známe len pravdepodobnosť distribúcie hodnôt.

Preto sa kvantová TheorEst teda zásadne odlišuje od klasickej skutočnosti, že jeho predpovede majú len pravdepodobnostnú povahu, a preto neposkytuje presné predpovede, ktoré sme zvyknutí na klasickú mechaniku. Je to táto neistota a nepresnosť jej predpovedí, väčšina zo všetkých vzbudzujúcich sporov medzi vedcami, z ktorých niektoré začali hovoriť o interiéne kvantovej mechaniky. (Ďalšie informácie o tom nájdete v nasledujúcej kapitole). Treba poznamenať, že zástupcovia bývalej, klasickej fyziky boli presvedčení, že ako veda a zlepšenie meracieho zariadenia vyvíja, zákony vedy sa stanú čoraz presnejšími a spoľahlivými. Preto verili, že neexistuje žiadny limit na presnosť predpovede. Zásada neistoty, ktorá je základom kvantovej mechaniky v koreni, podkopávala túto vieru.

4.4. Filozofické závery z kvantovej mechaniky.

Zásada neistoty, pretože nie je ťažké si všimnúť, úzko súvisí s takýmto zásadným problémom vedeckých poznatkov, ako interakcia predmetu a predmetu, ktorý má filozofickú povahu.

Čo nové dáva kvantovej mechanike pre jej porozumenie?

Po prvé, jasne ukazuje, že predmet, to znamená, že fyzik, ktorý skúma svet najmenších častíc hmoty, nemôže ovplyvniť jeho zariadenia a meracie zariadenia na týchto časticiach. Klasická fyzika tiež uznala, že pozorovacie a meracie zariadenia poskytujú svoj rozhorčený vplyv na študované procesy, ale bolo to tak nevýznamné, že by sa mohli zanedbať. Máme úplne inú pozíciu v kvantovej mechanike, pre spotrebiče a meracie zariadenia používané na štúdium mikrojektov makro objekty.Preto robia takéto poruchy v pohybe mikročastíc, v dôsledku toho ich budúce štáty nemôžu byť určené celkom presne a spoľahlivo. V snahe presne určiť jeden parameter, dostanete nepresnosť pri meraní iného parametra.

Najdôležitejším filozofickým záverom z kvantovej mechaniky je základnou neistotou výsledkov merania, a teda nemožnosť presného prognózy budúcnosti.

Odtiaľ by však nemalo byť úplne nemožné, že predpovede v oblasti mikromyru. Iba o tom, že účinky pozorovacích a meracích prístrojov na najmenších časticiach hmoty ovplyvňujú ich správanie, je oveľa silnejšie ako pri správaní Makrotel. Avšak aj v oblasti macromir absolútne presná predikcia je nemožná.Zvlášť to platí pre neprístupné pre naše pocity MikROLLD. Nie je prekvapujúce, že po vzniku kvantovej mechaniky, mnohí hovorili o úplnej nepredvídateľnosti budúcnosti, o "slobode vôli" elektrónu a častíc podobných tomu, o pravidle šance na svete a absencia determinizmu v ňom. V ďalšej kapitole vám povieme viac.

Princíp neistoty Geisenberg. (alebo Gayisenberg.) - V kvantovej mechanike je nazývaná zásada, ktorá poskytuje nižší (nenulový) limit pre produkt premenných charakterizujúci stav systému.

Zvyčajne je princíp neistoty znázornený takto. Zvážte súbor neoznáčených rovnocenných častíc pripravených v určitom stave pre každú z nich sa meria buď súradnicu q. alebo impulz p. \\ t . V rovnakej dobe, výsledky merania budú náhodné, ktorých disperzia spĺňa pomer neistoty. Všimnite si, že hoci máme záujem o simultánne hodnoty súradnice a pulzu v tomto kvantovom stave, nemôžu byť merané od tej istej častice, pretože akékoľvek meranie zmení svoj stav.

Vo všeobecnom zmysle sa vyskytuje pomer neistoty medzi akýmikoľvek premennými štátmi, ktoré určili neprevádzkovateľov, ktorí sú určené neistotami. Toto je jeden zo základného kameňa kvantovej mechaniky, ktorý otvoril Werner Geisenberg v G.

Krátka recenzia

Zásada neistoty v kvantovej mechanike je niekedy vysvetlený takým spôsobom, že meranie koordinácie nevyhnutne ovplyvňuje impulz častíc. Zdá sa, že Geisenberg sám tento vysvetlenie ponúkol aspoň pôvodne. Skutočnosť, že účinok merania na pulzu je irelevantný, môže byť znázornené nasledovne: Zvážte súbory (neozvatné) častice pripravené v rovnakom stave; Pre každú časticu v súbore merajú buď impulz alebo súradnicu, ale nie obe hodnoty. V dôsledku merania získame hodnoty sú distribuované s určitou pravdepodobnosťou a pomer neistoty je pravdivý pre disperzie D P a D Q.

Vzťah neistoty Heisenberg je teoretický limit presnosti akýchkoľvek meraní. Sú platné pre tzv. Ideálne merania, niekedy nazývané meranie von Nimanan. Sú to viac platné pre non-ideálne merania alebo merania Landau.

V súlade s tým, akákoľvek častica (vo všeobecnosti, napríklad diskrétny elektrický náboj) nemôže byť opísaný súčasne ako "klasický bod častice" a ako vlna. (Samotná skutočnosť, že ktorýkoľvek z týchto opisov môže byť spravodlivý, aspoň v niektorých prípadoch sa nazýva corpuscular vlna dualizmus). Zásada neistoty, vo forme, pôvodne navrhnutá Geisenbergom, je verný v prípade, keď nefajčiarsky Z týchto dvoch popisov nie je úplne a výlučne vhodná, napríklad častica v krabici s určitou hodnotou energie; To znamená, že pre systémy, ktoré nie sú charakterizované n. akákoľvek jednoznačná "poloha" (akákoľvek určitá hodnota vzdialenosti od potenciálnej steny), \\ t n. určitá impulzná hodnota (vrátane jej smeru).

Existuje presná, kvantitatívna analógia medzi vzťahmi neistoty Heisenberg a vlastnosťami vĺn alebo signálov. Zvážte časový variabilný signál, ako je zvuková vlna. Je zbytočné hovoriť o frekvenčnom spektre signálu v ktoromkoľvek čase. Ak chcete presne určiť frekvenciu, je potrebné signál nejaký čas pozorovať, čím stratíte presnosť času stanovenia času. Inými slovami, zvuk nemôže a presná časová hodnota, ako je napríklad krátky impulz a presná frekvenčná hodnota, ako napríklad v nepretržitom čistom tóne. Časová poloha a frekvencia vlny v čase sa zvýšila na súradnicu a impulz častíc v priestore.

Definícia

Ak sa v tomto stave pripraví niekoľko identických kópií systému, nameraná súradnica a hodnoty impulzov budú dodržiavať určitú distribúciu pravdepodobnosti - to je základný postulát kvantovej mechaniky. Meranie hodnoty štandardnej odchýlky Δ x. Súradnice a štandardná odchýlka Δ p. \\ t Impulz, zistíme, že:

kde je trvalý dirac. V niektorých prípadoch je premenná "neistota" definovaná ako najmenší rozsah rozsahu, ktorý obsahuje 50% hodnôt, ktoré v prípade normálnej premennej distribúcie vedie k produktu neistoty k väčšej hranici dna. Všimnite si, že táto nerovnosť dáva niekoľko možností - štát môže byť taký x. možno merať s vysokou presnosťou, ale potom p. \\ t bude známy len približne alebo naopak p. \\ t možno presne definovať x. - nie. Vo všetkých ostatných štátoch a x. a p. \\ t Môže byť meraná s "rozumnou" (ale nie ľubovoľne vysokou) presnosťou.

V každodennom živote zvyčajne nedodržiavame neistotu, pretože hodnota je mimoriadne malá.

Ďalšie funkcie

Boli vyvinuté mnoho ďalších charakteristík, vrátane tých, ktoré sú opísané nižšie:

Vyjadrenie konečného dostupného počtu informácií o rybách

Princíp neistoty alternatívne je odvodený ako vyjadrenie nezrovnalosti Cramer - Rao v klasickej teórii merania. V prípade, keď sa meria poloha častíc. Stredne-kvadratický impulz častíc vstupuje do nerovnosti ako informácie o rybách. Pozri tiež plné fyzické informácie.

Všeobecný princíp neistoty

Zásada neistoty sa nevzťahuje len na koordináciu a impulzu. Vo svojej všeobecnej forme sa vzťahuje na každý pár bojové premenné. Všeobecne platí, že na rozdiel od prípadu koordinácie a impulzu diskutovaného vyššie, dolná hranica práce neistôt dvoch konjugovaných premenných závisí od systému systému. Princíp neistoty sa potom stane teoreticky v teórii operátorov, ktoré tu dávame

Preto je nasledujúci spoločná forma pravdivá. princíp neistoty, prvý vedený Persard Robertson a (samostatne) Erwin Schrödinger:

Táto nerovnosť sa nazýva robertson - Schrödingerov pomer.

Operátor A.B. − B.A. Prepínač A. a B. a označujú ako [ A.,B.]. Je definovaný pre tých x. pre ktoré sú definované A.B.x. a B.A.x. .

Z Robertson - Schrödingerov pomer okamžite nasleduje pomer neistoty Heisenberg:

Predpokladať A. a B. - dve fyzické množstvá, ktoré sú spojené s vlastnými potrebami. Ak A.B.ψ I. B.A.ψ Sú definované, potom:

Priemerná hodnota hodnôt X. V stave systému a

Môže existovať aj existencia dvoch nekompromisných vlastných prevádzkovateľov A. a B. ktoré majú rovnaký vlastný vektor ψ. V tomto prípade je ψ čistý stav, ktorý je súčasne merateľný A. a B. .

Všeobecné pozorované premenné, ktoré dodržiavajú zásadu neistoty

Predchádzajúce matematické výsledky ukazujú, ako nájsť vzťah neistoty medzi fyzickými premennými, konkrétne určiť hodnoty párov premenných A. a B. Ktorý spínač má určité analytické vlastnosti.

• najznámejší postoj neistoty - medzi súradnicou a pulzom častíc v priestore:

• pomer neistoty medzi dvoma ortogonálnymi zložkami obsluhy úplného uhlového hybnosti častíc: \\ t

• nasledujúci pomer neistoty medzi energiou a časom je často prezentovaný v učebniciach fyziky, hoci jeho interpretácia vyžaduje opatrnosť, pretože neexistuje žiadny operátor, ktorý predstavuje čas:

Interpretácia

Albert Einstein sa naozaj nepáči zásada neistoty a napadol Nilsu Boru a Werner Geisenberg slávny mentálny experiment (pozri debatu Bor-Einstein): Vyplňte box rádioaktívnym materiálom, ktorý vydáva radiáciu náhodne. Krabica má otvorenú uzávierku, ktorá ihneď po vyplnení zatvára s pomocou hodín v určitom čase, čo vám umožní ponechať malé množstvo žiarenia. Čas je teda už známy. Stále chceme presne merať premennú energiu konjugátu. Einstein ponúkol, aby to urobil, s hmotnosťou boxu pred a po. Ekvivalencia medzi hmotnosťou a energiou oproti špeciálnej teórii relativity presne určí, koľko energie zostáva v krabici. Bor namietal nasledovne: Ak je energia ide, potom elegantný box sa trochu pohybuje na váhy. Toto zmení polohu hodín. Hodiny sa teda odchyľujú z nášho pevného referenčného systému a podľa špeciálnej teórie relativity sa ich meranie času líši od našej, čo vedie k určitej hodnote nedostatočnej chyby. Podrobná analýza označuje, že nepresnosť je riadne udelená pomerom Heisenbergu.

V širokom, ale nie univerzálnom prijatom v Kodanskej interpretácii kvantovej mechaniky sa na základnej úrovni prijíma zásada neistoty. Fyzický vesmír neexistuje v deterministickej forme, ale skôr ako súbor pravdepodobností alebo príležitostí. Napríklad obrázok (distribúcia pravdepodobnosti) produkovaná miliónmi fotónov, difrakting cez štrbinu, sa môže vypočítať pomocou kvantovej mechaniky, ale presná dráha každého fotónu nie je možné predpovedať akýmkoľvek známym spôsobom. Copenhagen Interpretácia verí, že nie je možné ho vôbec predpovedať nútiť metóda.

Bol to tento výklad Einstein, ktorý bol spochybnený, keď som napísal max narodil: "Som si istý, že Boh nevráti kosti" ( Dieva Theorie Liefert Viel. Aber Ich Bin überzeugt, Dass Der Alte Nicht Würfelt). Niels Bor, ktorý bol jedným z autorov Kodaňového tlmočenia, odpovedal: "Einstein, nehovorte Bohu, čo má robiť."

Einstein bol presvedčený, že táto interpretácia bola chybná. Jeho úvaha bola založená na tom, že všetky známe rozdelenie pravdepodobnosti boli výsledkom deterministických udalostí. Distribúcia nosnej mince alebo valcovacej kosti môže byť opísaná distribúciou pravdepodobnosti (50% orol, 50% spech). To však neznamená, že ich fyzické pohyby sú nepredvídateľné. Bežný mechanik môže presne vypočítať presne tak, ako každá minca pristála, ak budú známe sily, a orli / rips budú stále distribuované náhodne (s náhodnými počiatočnými silami).

Einstein predpokladal, že v kvantovej mechanike boli skryté premenné, ktoré sú základom pozorovaných pravdepodobností.

Ani Einstein, ani nikto iný nebol schopný vybudovať uspokojivú teóriu skrytých premenných a bellova nerovnosť ilustruje niektoré veľmi trnité cesty v snahe tak urobiť. Hoci správanie jednotlivých častíc je omylom, je tiež kalená správanie iných častíc. Preto, ak je zásada neistoty výsledkom určitého deterministického procesu, ukázalo sa, že častice vo veľkých vzdialenostiach by mali okamžite prenášať informácie, aby sa zabezpečila korelácia v ich správaní.

Zásada neistoty v populárnej kultúre

Princíp neistoty je často nesprávne pochopený alebo je uvedený v populárnej tlači. Jedným častým nesprávnym znením je, že pozorovanie udalosti mení samotnú udalosť. Všeobecne povedané, toto nie je spojené s princípom neistoty. Takmer akýmkoľvek lineárnym operátorom mení vektor, na ktorom pôsobí (to znamená, že takmer akékoľvek zmeny pozorovania štátu), ale pre komutálnych prevádzkovateľov neexistujú žiadne obmedzenia týkajúce sa možných variácií hodnôt (). Napríklad projekcie pulzu na osi c. a y. Môže sa merať spolu, koľko presne, hoci každé meranie zmení stav systému. Okrem toho, v zásade neistoty, hovoríme o paralelnom meraní hodnôt pre niekoľko systémov v jednom stave, a nie po sebe idúcich interakcií s rovnakým systémom.

Iné (aj zavádzajúce) analógie s makroskopickými účinkami boli navrhnuté na vysvetlenie princípu neistoty: jeden z nich považuje lisovanie melónu s prstom. Účinok je známy - nie je možné predpovedať, ako rýchlo alebo tam, kde semeno zmizne. Tento náhodný výsledok je založený úplne na chaotickosti, ktorá môže byť vysvetlená v jednoduchých klasických termínoch.

V niektorých vedeckých fikčných príbehoch sa zariadenie na prekonanie princípu neistoty nazýva kompenzátor Geisenberg, najznámejší sa používa na "Enterprise" hviezd z fantastickej televízneho seriálu hviezdnej cesty v teleportátore. Nie je však známe, čo znamená "prekonanie princípu neistoty." V jednom z tlačových konferencií bol výrobca série spýtal: "Ako funguje kompenzátor Geisenberg?" Čo odpovedal "Ďakujem, dobre!"

Vedecký humor

Neobvyklý charakter zásady neistoty Heisenberg a jeho nezabudnuteľné meno, to urobil zdroj niekoľkých vtipov. Hovorí sa, že populárny nápis na stenách fyzickej fakulty University Towns je: "Tu bolo Heisenberg."

V inom vtipke, princíp neistoty, Quantum Fyzika zastaví policajt na diaľnici a pýta sa: "Viete, ako rýchlo si riadil, pane?". Aký je fyzik, ktorý odpovedá: "Nie, ale viem, že som si istý, kde som!"

Literatúra

Referencie

Časopisy

• W. Heisenberg, Über den anschaulichen inhalt der intententheoretischen kinematik und mechik, Zeitschrift Für Fyzike, 43 1927, str. 172-198. Anglický preklad: J. A. Wheeler a H. Zurek, Kvantová teória a meranie Princeton Univ. Press, 1983, PP. 62-84.
• L. I. Mandelshtam, I. E. TAMM "Pomer neistoty energetického času v nerelativistickej kvantovej mechanike", IZV. Acad. Vedy ZSSR (Ser. Piz.) 9 , 122-128 (1945).
• G. Folland, A. Sitaram, Princíp neistoty: matematický prieskum, Journal of Fourier Analýza a aplikácie, 1997 pb 207-238.

O pomere neistoty Schrödinger

• Schrödinger E. Na princíp neistôt Heisenberg. Vybrané práce na kvantovej mechanike. M.: Veda, 1976. P.210-217.
• Dodonov V. V., Manko V.I. Zovšeobecnenie pomerov neistôt v kvantovej mechanike. Pracuje Fian ZSSR. 1987. Zväzok 183 p.5-70.
• SUKHANOV A. D. Pomer neistôt Schrödingera a fyzikálnych vlastností korelovaných koherentných štátov, teoreticu. Podložka. Fyz. Zväzok 132. N.3. (2002) p.449-468.
• SUKHANOV A. D. Schrödinger neistota pomeru pre kvantový oscilátor v termostate. Teorem. Podložka. Fyz. Tom.148. N.2. (2006) p.295-308.