Heisenbergův princip nejistoty v kvantové mechanice

24. 5. 2019

Heisenbergovy principy nejistoty jsou jedním z problémů kvantové mechaniky, ale nejprve se věnujeme vývoji fyzikálních věd jako celku. Na konci 17. století Isaac Newton Byly položeny moderní klasické mechaniky. Byl to ten, kdo formuloval a popsal své základní zákony, pomocí kterých lze předpovědět chování těl kolem nás. Do konce 19. století se tato ustanovení zdála nezničitelná a použitelná pro všechny zákony přírody. Úkoly fyziky jako vědy se zdály být vyřešeny. heisenbergův princip nejistoty Porušení Newtonových zákonů a narození kvantové mechaniky

Ale jak se ukázalo, v té době bylo mnohem méně známo o vlastnostech Vesmíru než se zdálo. Prvním kamenem, který porušil harmonii klasické mechaniky, nebyla dodržena zákony o šíření světlých vln. Proto věda o elektrodynamice, která byla v té době poměrně mladá, byla nucena vypracovat zcela jiný soubor pravidel. A pro teoretické fyziky byl problém: jak přinést tyto dva systémy k jedinému jmenovateli. Mimochodem, věda stále pracuje na řešení.

principy heisenbergu Mýtus komplexní newtonské mechaniky bylo nakonec zničeno hlubším studiem. atomové struktury. Britové Ernest Rutherford objevil, že atom není nedělitelná částice, jak se dříve myslelo, ale samo o sobě obsahuje neutrony, protony a elektrony. Navíc je jejich chování úplně vyladěno s postuláty klasické mechaniky. Pokud v makrokosmu gravitace velmi určuje povahu věcí, ve světě kvantových částic je to extrémně malá interakční síla. Byly položeny základy kvantové mechaniky, v nichž také fungovaly jejich vlastní axiomy. Jedním z ilustrativních rozdílů těchto nejmenších systémů ze světa, na které jsme zvyklí, byl princip nejistoty Heisenberg. Jasně prokázal potřebu vynikajícího přístupu k těmto systémům.

Heisenbergův princip nejistoty

V první čtvrtině 20. století kvantová mechanika udělala své první kroky a fyzici po celém světě si uvědomili, co nás pro nás z toho, co následuje, a co vyhlíží. Německý teoretický fyzik Werner Heisenberg formuloval své slavné principy v roce 1927. Zásady Heisenbergu spočívají v tom, že nelze vypočítat prostorovou polohu a rychlost kvantového objektu současně. Hlavním důvodem je skutečnost, že při měření měříme již měřený systém, čímž jej porušujeme. Pokud v známém makro světě vyhodnotíme nějaký objekt a pak se na něj vrhá i pohled, vidíme odraz světla z něj.

principy nejistoty heisenberg Zásada nejistoty Heisenberg však říká, že ani v makrokosmu světlo neovlivňuje měřený objekt, a v případě kvantových částic má foton (nebo jiné odvozené měření) významný vliv na částicu. Současně je zajímavé poznamenat, že kvantová fyzika dokáže měřit rychlost samostatně nebo odděleně od polohy těla v prostoru. Ale čím přesnější jsou naše časy rychlosti, tím méně budeme vědět o prostorové poloze. A naopak. To znamená, že princip nejistoty Heisenberg vytváří známé potíže při předpovědi chování kvantových částic. To doslova vypadá takto: mění se jejich chování, když se je snažíme pozorovat.