Ketidakpastian tentang Heisenberg - pintu kepada mikrokosmos

Apabila Max Planck muda memberitahu gurunya bahawa dia mahu terus belajar fizik teori, dia tersenyum dan memberi jaminan kepadanya bahawa tidak ada kaitan dengan saintis itu, hanya "untuk membersihkan kekasaran". Alas! Melalui usaha-usaha Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger, dan lain-lain, segala-galanya berubah terbalik, dan dengan begitu teliti bahawa anda tidak akan kembali, dan di hadapan jalan raya. Lebih jauh lagi: di kalangan kekacauan teoretikal umum terdapat tiba-tiba muncul, sebagai contoh, ketidakpastian Heisenberg. Seperti yang mereka katakan, kita tidak cukup. Pada pergantian abad ke-19-20, saintis membuka pintu ke kawasan yang tidak diketahui zarah-zarah asas, dan terdapat mekanik biasa Newton gagal.

Nampaknya, "sebelum", semuanya baik - ini adalah badan fizikal, di sini adalah koordinatnya. Dalam "fizik biasa", anda sentiasa boleh mengambil anak panah dan tepat "mencucuk" ia ke objek "biasa", walaupun bergerak. Hilang, secara teori, dikecualikan - undang-undang Newton tidak salah. Tetapi di sini objek penyelidikan menjadi semakin kecil - bijirin, molekul, atom. Pertama, kontur yang tepat dari objek hilang, kemudian dalam uraiannya, anggaran probabiliti kelajuan purata untuk molekul gas muncul, dan akhirnya, koordinat molekul menjadi "purata", dan molekul gas boleh dikatakan sama ada di sana sini, tetapi kemungkinan besar , Di suatu tempat di kawasan ini. Masa akan berlalu dan masalahnya akan diselesaikan oleh ketidakpastian Heisenberg, tetapi ini kemudian, dan kini ... Cuba dapatkan "anak panah teoritis" ke dalam objek jika ia "di rantau koordinat yang paling mungkin." Adakah lemah? Dan apakah objek ini, apakah bentuknya, bentuknya? Terdapat banyak soalan daripada jawapan.

Tetapi bagaimana dengan atom itu? Model planet terkenal yang dicadangkan pada tahun 1911 dan segera menyebabkan banyak persoalan. Yang utama adalah: bagaimana elektron negatif disimpan dalam orbit dan mengapa ia tidak jatuh pada teras positif? Seperti yang mereka katakan sekarang, itu satu soalan yang baik. Harus diingat bahawa semua perhitungan teoritis pada masa ini telah dilakukan berdasarkan mekanik klasik - ketidakpastian Heisenberg belum mengambil tempat yang mulia dalam teori atom. Fakta ini tidak membenarkan para saintis memahami intipati mekanik atom. "Penyelamat" atom Niels Bohr - dia memberinya kestabilan dengan anggapannya bahawa elektron mempunyai tahap orbital, yang mana ia tidak memancarkan tenaga, iaitu. Jangan kalah dan jangan jatuh ke teras.

Kajian tentang kesinambungan keadaan tenaga atom telah memberi dorongan kepada perkembangan fizik yang sepenuhnya baru - fizik kuantum, permulaan Max Planck dibina pada tahun 1900. Dia menemui fenomena kuantisasi tenaga, dan Niels Bohr mendapati permohonannya. Bagaimanapun, pada masa akan datang ternyata ia benar-benar salah untuk menggambarkan model atom oleh mekanik klasik dunia makro yang difahami oleh kami. Walaupun masa dan ruang di bawah syarat-syarat dunia kuantum memperoleh makna yang sama sekali berbeza. Pada masa ini, percubaan oleh ahli fizik teori untuk memberikan model matematik dari atom planet mengakibatkan persamaan-persamaan yang bertingkat dan tidak berkesan. Masalahnya diselesaikan dengan menggunakan hubungan ketidakpastian Heisenberg. Ekspresi matematik yang menghairankan ini menghubungkan ketidaktentuan koordinat spatial Δx dan halaju Δv dengan jisim zarah m dan pemalar Planck h:.

Δx * Δv> h / m

Oleh itu, perbezaan asas antara mikro dan makrokosma: koordinat dan halaju zarah dalam mikro dunia tidak ditakrifkan dalam bentuk tertentu-mereka mempunyai sifat probabilistik. Sebaliknya, prinsip Heisenberg di sebelah kanan ketidaksamaan mengandungi nilai positif yang benar-benar konkrit, yang menunjukkan bahawa nilai sifar sekurang-kurangnya salah satu ketidakpastian dihapuskan. Dalam praktiknya, ini bermakna bahawa kelajuan dan kedudukan zarah dalam dunia subatomik selalu ditentukan dengan ketidaktepatan, dan tidak pernah sifar. Dengan persamaan yang sama, ketidakpastian Heisenberg menghubungkan pasangan lain ciri-ciri yang dipautkan, sebagai contoh, ketidakpastian tenaga ΔE dan masa Δt:

ΔEΔt> h

Inti dari ungkapan ini adalah bahawa tidak mustahil untuk mengukur tenaga pada zarah atom secara serentak dan masa di mana ia memilikinya, tanpa ketidakpastian nilainya, kerana pengukuran tenaga memerlukan sedikit masa, di mana tenaga akan secara rawak berubah.