Heisenberg ya kutokuwa na uhakika - mlango kwa MicroWorld

Wakati vijana Maks Plank aliiambia mwalimu wake kuwa alitaka kuendelea kushiriki katika fizikia ya kinadharia, yeye alitabasamu na kumhakikishia kwamba mimi tu kujifunza huko hauhusiani - tu kushoto "kusafisha mbaya." Ole! Juhudi Planck, Niels Bohr, Einstein, wakamuomba achukue na wengine. Kila kitu ni kichwa chini, na hivyo kabisa kwamba kurudi nyuma, na mbele ya barabara. Zaidi ya hayo - zaidi, huku kukiwa na nadharia ya kijumla machafuko ghafla inaonekana, kwa mfano, Heisenberg kutokuwa na uhakika. Kama wanasema, siyo ya kutosha. Katika upande wa karne 19-20, wanasayansi kufunguliwa mlango kwa eneo haijulikani chembe ya msingi, na kuna kawaida ya Newton mechanics alishindwa.

Inaonekana, "kabla", yote ni sawa - kwamba mwili wa kimwili, hivyo kuratibu yake. Katika "fizikia ya kawaida," unaweza daima kuchukua mshale na kutaja "poke" katika wake wa "kawaida" kitu, hata kusonga. Kuingizwa kinadharia kutengwa - sheria Newton ya si kufanya makosa. Lakini hapa ni kitu cha utafiti ni kuwa ndogo - nafaka, molekuli, chembe. Kwanza kutoweka mtaro halisi ya kitu, na kisha katika maelezo yake yataonekana makadirio ya kubahatisha ya viwango wastani molekuli gesi, na hatimaye, molekuli viwianishi ni "wastani", lakini tunaweza kusema kuhusu molekuli gesi: ni aidha hapa au pale, lakini uwezekano mkubwa mahali fulani katika eneo hili. Muda kupita, na kutatua tatizo la uhakika Heisenberg, lakini hiyo baadaye, lakini sasa hivi ... Jaribu kugonga "nadharia boom" katika kitu kama ni "katika asili uwezekano mkubwa." Dhaifu? Na ni aina gani ya kitu, nini ukubwa wake, sura? Kulikuwa na maswali mengi kuliko majibu.

Na nini kuhusu chembe? Naam sasa inajulikana sayari mtindo huu uliopendekezwa mwaka 1911 na mara unasababishwa mengi ya maswali. Mkuu kati yao: zote hasi elektroni obiti ni uliofanyika na kwa nini yeye hana kuanguka juu ya kiini chanya? Kama wanasema - swali nzuri. Ikumbukwe kuwa mahesabu yote ya kinadharia kwa wakati huu kufanyika kwa misingi ya mechanics classical - kutokuwa na uhakika Heisenberg ya si alishinda nafasi ya heshima katika nadharia ya atomu. Jambo hili hairuhusu wanasayansi kuelewa kiini cha mechanics wa chembe. "Spas" Niels Bohr chembe - ni akampa utulivu kwa dhana kwamba elektroni ina ngazi orbital, kuwa ambayo yeye hana kung'ara nishati, yaani, wala kupoteza yake na si kuanguka katika kiini.

Masomo juu ya mwendelezo wa nchi nishati ya chembe tayari kupewa msukumo kwa maendeleo ya fizikia mpya kabisa - quantum, yalianzishwa na Maks Plank mwaka 1900. Yeye aligundua jambo la quantization wa nishati, na Niels Bohr kupatikana matumizi kwa ajili yake. Hata hivyo, baadaye ilibainika kuwa ilivyoelezwa na classical mechanics mfano wa chembe tuweze kuelewa macrocosm vibaya kabisa. Hata muda na nafasi katika masuala ya dunia quantum inachukua maana tofauti kabisa. Kufikia wakati huu jaribio ya Fizikia ya kinadharia kutoa hesabu ya mfano wa chembe sayari kumalizika multistory na bure equations. tatizo kutatuliwa kwa kutumia uhakika Heisenberg uhusiano. Hii kushangaza ya kawaida hisabati kujieleza Yanahusu uhakika anga kuratibu Δx na Δv kasi chembe molekuli m na Planck ya mara kwa mara h.

Δx * Δv> h / m

Hivyo kimsingi tofauti micro- na jumla: mahali na kasi ya chembe katika micro si wanaona katika aina fulani - wana Sifa ya kubahatisha. Kwa upande mwingine, Heisenberg kanuni katika upande wa kulia lina halisi sana thamani chanya, ambayo ina maana kuwa thamani ya sifuri ni kuondolewa angalau moja ya kutokuwa na uhakika. Katika mazoezi, hii ina maana kwamba kasi na nafasi ya chembe katika ulimwengu subatomic daima kuamua kwa makosa, na kamwe sifuri. Katika hasa angle moja uhakika Heisenberg kumfunga nyingine jozi wanaohusishwa ya sifa, kama vile nishati na wakati uhakika E Δt?:

ΔEΔt> h

kiini cha msemo huu ni kwamba ni vigumu wakati huo huo kupima nishati ya chembe za nyuklia na wakati ambapo yeye ana yake, bila kutokuwa na uhakika wa thamani yake tangu kipimo ya nishati inachukua muda, wakati ambao nishati nasibu iliyopita.