Onzekerheidsprincipe van Heisenberg - de deur naar de microwereld

click fraud protection

Toen de jonge Max Planck vertelde zijn leraar dat hij wilde blijven om deel te nemen in de theoretische natuurkunde, glimlachte hij en verzekerde hem dat er gewoon de wetenschappers hebben niets te maken - ". Schoonmaken van de rough" Er waren slechtsHelaas!Door de inspanningen van Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger en anderen. Alles staat op zijn kop, en zo grondig dat geleden niet terug te komen, en de voorsprong op de weg.Verder - meer, te midden van de algemene chaostheorie plotseling verschijnt, bijvoorbeeld, de Heisenberg onzekerheid.Zoals ze zeggen, dat 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 mislukt.

Het lijkt erop dat "voor" alles goed is - dat het fysieke lichaam, zodat de coördinaten.In "normale natuurkunde," je kunt altijd een pijl en accuraat "poke" in de "normale" onderwerp, zelfs bewegende.Slip theoretisch uitgesloten - de wetten van Newton geen fouten maken.Maar het object van studie wordt steeds kleiner - graan, molecule, atoom.Vervagen eerste exacte contouren van het object, en vervolgens in de beschrijving verschijnen probabilistische schattingen van de gemiddelde tarieven voor de gasmoleculen, en tenslotte de coördinaten van het molecuul wordt "gemiddeld", maar het gas molecuul kan zeggen is of hier of daar, maar waarschijnlijkergens in dit gebied.Het zal enige tijd duren en zal het probleem van de Heisenberg onzekerheid op te lossen, maar dat toen, net als nu ... Probeer een "theoretische boom" te krijgen in het object, als het "in de meest waarschijnlijke oorzaak."Beginner?En wat voor soort object, wat zijn grootte, vorm te geven?Er waren meer vragen dan antwoorden.

En wat te denken van het atoom?Nou nu bekend planetaire model werd voorgesteld in 1911 en onmiddellijk veroorzaakt een hoop vragen.Chief onder hen: hoe je een negatief elektron baan te houden en waarom niet op de positieve kern valt?Zoals ze zeggen - goede vraag.Opgemerkt wordt dat de theoretische berekeningen destijds werden gemaakt op basis van klassieke mechanica - onzekerheid Heisenbergs nog geen ereplaats gewonnen in de theorie van het atoom.Deze omstandigheid niet kunnen wetenschappers de essentie van de mechanica van het atoom begrijpen."Spas" Niels Bohr-atoom - het gaf hem de stabiliteit tot de veronderstelling dat het elektron orbitale niveaus zijn waar het niet-energie doet uitstralen, dwzen niet verliezen niet in de kern vallen.

studie van de afgifte van continuïteit van de energietoestanden van het atoom reeds impuls gegeven aan de ontwikkeling van geheel nieuwe fysica - quantum, Max Planck ingeleid 1900.Hij ontdekte het fenomeen van de kwantisatie van de energie, en Niels Bohr vond een gebruik voor het.Maar later bleek dat het model van het atoom te beschrijven door de klassieke mechanica vriendelijk voor ons macrokosmos volledig ongepast.Zelfs de tijd en ruimte in een quantum wereld neemt op een heel andere betekenis.Tegen die tijd de poging van de theoretische natuurkundigen geven een wiskundig model van de planetaire atoom, en multi-verhaal eindigde overtuigend vergelijkingen.Het probleem werd opgelost door het gebruik van de Heisenberg onzekerheid relatie.Het is verrassend bescheiden wiskundige uitdrukking betreft de onzekerheid van de ruimtelijke coördinaten Ax en Av snelheid deeltjes met massa m, en de constante van Planck h:.

Ax * Av & gt;h / m

Dit impliceert een fundamenteel verschil van micro- en macrokosmos: de coördinaten en snelheden van de deeltjes in de microkosmos niet in een bepaalde vorm gedefinieerd - ze hebben een probabilistische aard.Anderzijds, het principe van Heisenberg in de rechterzijde bevat een concreet positieve waarde, wat betekent dat de waarde nul tenminste één onzekere uitsluit.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 hetzelfde perspectief, de Heisenberg onzekerheid verbindt het andere paar verbonden kenmerken, zoals de onzekerheid van energie E en de tijd At:?

ΔEΔt & gt;h

essentie van deze uitdrukking is dat het onmogelijk is om gelijktijdig de energie van een atomaire deeltje en het tijdstip waarop ze bezit, zonder de onzekerheid van zijn waarde omdat de energiemeting kost enige tijd, gedurende welke de energie willekeurig veranderd.