Heisenberg qeyri-müəyyənlik prinsipi nədir

  • Bunu Paylaş
Ricky Joseph

Heisenberg qeyri-müəyyənlik prinsipi fizikada ən məşhur (və yəqin ki, ən səhv başa düşülən) fikirlərdən biridir. Bu fiziki prinsip deyir ki, kvant hissəciklərinin davranışı və deməli, təbiətin ən kiçik miqyası haqqında bildiklərimizin əsas həddi var. Bu tərəzilərdən ən çox ümid edə biləcəyimiz şey şeylərin harada olması və necə davranacağı ilə bağlı ehtimalları hesablamaqdır. İsaak Nyutonun saatlar kainatından fərqli olaraq, burada hər şey necə hərəkət etmək barədə aydın qanunlara əməl edir (və ilkin şərtləri bilirsinizsə, proqnozlaşdırmaq asandır), qeyri-müəyyənlik prinsipi kvant nəzəriyyəsində çaşqınlıq səviyyəsini təsbit edir.

Verner Heyzenberqin sadə İdeya bizə atomların niyə partlamadığını, Günəşin necə parlamağı bacardığını və qəribədir ki, kosmosun vakuumunun həqiqətən boş olmadığını izah edir.

Qeyri-müəyyənlik prinsipinin ilkin təcəssümü 1927-ci ildə Heisenberg tərəfindən bir məqalədə ortaya çıxdı. , o zaman Kopenhagendə Niels Bor institutunda işləyən alman fiziki, "Kvant nəzəri kinematikası və mexanikasının qavrayış məzmunu haqqında". Tənliyin ən məşhur forması bir neçə il sonra, o, sonrakı mühazirə və məqalələrində öz fikirlərini daha da təkmilləşdirdiyi zaman ortaya çıxdı.

Heisenberg kvant nəzəriyyəsinin təsirləri üzərində işləyirdi. atomlarNiels Bohr, Paul Dirac və Erwin Schrödinger də daxil olmaqla bir sıra fiziklər tərəfindən əvvəlki onillikdə inkişaf etdirilən davranış. Bir çox əks-intuitiv ideyaları arasında, kvant nəzəriyyəsi enerjinin davamlı olmadığını, əksinə diskret paketlərdə (kvanta) gəldiyini və işığın dalğa və bu kvantların axını kimi təsvir edilə biləcəyini təklif etdi.

Verner Heyzenberq, qeyri-adi fizik, müstəsna tədqiqatçı. Alman nəzəri fizik, o, 1932-ci ildə "tətbiqləri hidrogenin allotropik formalarının kəşfinə səbəb olan kvant mexanikasının yaradılmasına görə" fizika üzrə 1932-ci ildə Nobel mükafatını aldı.

Bu radikal kosmos baxışı inkişaf etdirərkən. , Heyzenberq kvant sistemindəki hissəciyin əsas fiziki xassələrinin necə ölçülə biləcəyi ilə bağlı problem kəşf etdi. Həmkarı Volfqanq Pauliyə yazdığı müntəzəm məktubların birində o, o vaxtdan dünyanın kvant təsvirinin əsas hissəsinə çevrilmiş ideyanın dəlillərini ortaya qoydu.

Qeyri-müəyyənlik prinsipi deyir ki, biz ölçə bilmərik. mütləq dəqiqliklə hissəciyin mövqeyi (x) və impulsu (p). Bu dəyərlərdən birini nə qədər dəqiq bilsək, digərini bir o qədər az bilirik. Bu dəyərlərin ölçülməsində səhvləri çoxaltmaq (səhvlər hər bir əmlakın qarşısında üçbucağın simvolu, Yunan hərfi delta ilə təmsil olunur) daha çox rəqəm verməlidir və ya“h-bar” adlanan sabitin yarısına bərabərdir. Yəni Plank sabitinin (adətən h kimi yazılır) 2π-ə bölünməsinə bərabərdir. Plank sabiti kvant nəzəriyyəsində vacib ədəddir, dünyanın ən kiçik şkalalarında dənəvərliyini ölçmək üsuludur və 6,626 x 10-34 joul saniyə dəyərinə malikdir.

Qeyri-müəyyənlik prinsipi haqqında düşüncə tərzi. gündəlik dünyadakı şeyləri necə gördüyümüz və ölçməyimizin bir uzantısı kimidir. Bu sözləri oxuya bilərsiniz, çünki işıq hissəcikləri, fotonlar ekrandan və ya kağızdan sıçrayaraq gözünüzə dəyir. Bu yoldakı hər bir foton işıq sürəti ilə atladığı səth haqqında bəzi məlumatları özü ilə daşıyır. Elektron kimi atomaltı hissəcikləri görmək o qədər də sadə deyil. Eyni şəkildə, ondan bir fotonu sıçraya və sonra bu fotonu alətlə aşkar etməyə ümid edə bilərsiniz. Amma çox güman ki, foton elektrona dəyəndə və ölçməyə çalışdığınız hissəciyin yolunu dəyişdikdə ona müəyyən impuls verəcək. Yaxud kvant hissəciklərinin tez-tez bu qədər sürətlə hərəkət etdiyini nəzərə alsaq, elektron foton ilkin olaraq ondan sıçradığı zaman olduğu yerdə olmaya bilər. İstənilən halda, mövqe və ya impuls müşahidəniz qeyri-dəqiq olacaq və daha da əhəmiyyətlisi, müşahidə aktı müşahidə olunan hissəciyə təsir göstərir.

Qeyri-müəyyənlik prinsipi əsasdır.çox şeyi müşahidə edirik, lakin klassik (kvant deyil) fizikasından istifadə edərək izah edə bilmirik. Məsələn, mənfi yüklü elektronların müsbət yüklü nüvənin ətrafında fırlandığı atomları götürək. Klassik məntiqə görə, iki əks yükün bir-birini çəkəcəyini və hər şeyin hissəciklər topuna çevrilməsinə səbəb olacağını gözləyə bilərik. Qeyri-müəyyənlik prinsipi bunun niyə baş vermədiyini izah edir: əgər elektron nüvəyə çox yaxınlaşarsa, o zaman onun kosmosdakı mövqeyi dəqiq bilinər və buna görə də onun mövqeyini ölçərkən səhv kiçik olardı. Bu o deməkdir ki, onun impulsunun (və nəticə etibarilə sürətinin) ölçülməsində səhv çox böyük olardı. Bu halda, elektron atomdan tamamilə çıxacaq qədər sürətlə hərəkət edə bilər.

Heyzenberqin ideyası alfa parçalanması adlanan nüvə şüalanma növünü də izah edə bilər. Alfa hissəcikləri uran-238 kimi bəzi ağır nüvələr tərəfindən buraxılan iki proton və iki neytrondur. Normalda, bunlar ağır nüvədə bir-birinə bağlıdır və onları yerində saxlayan bağları qırmaq üçün çoxlu enerji lazımdır. Ancaq nüvənin içindəki bir alfa hissəciyi çox yaxşı müəyyən edilmiş sürətə malik olduğundan, onun mövqeyi o qədər də dəqiq müəyyən edilməmişdir. Bu o deməkdir ki, zərrəciyin texniki cəhətdən heç bir enerjisi olmasa da, nə vaxtsa nüvədən kənarda ola bilmə şansı kiçik, lakin sıfır deyil.qaçmaq üçün kifayətdir. Bu baş verdikdə – məcazi olaraq “kvant tunelləmə” kimi tanınan proses, çünki qaçan hissəcik keçə bilməyəcəyi enerji səddini keçərək keçməlidir – alfa hissəciyi qaçır və biz radioaktivliyi görürük.

A. oxşar kvant tunel prosesi, əksinə, Günəşimizin mərkəzində baş verir, burada protonlar birləşərək ulduzumuzun parlamasına imkan verən enerjini buraxır. Günəşin nüvəsindəki temperatur protonların qarşılıqlı elektrik itələməsini aradan qaldırmaq üçün kifayət qədər enerjiyə sahib olması üçün kifayət qədər yüksək deyil. Lakin qeyri-müəyyənlik prinsipi sayəsində onlar enerji baryerini keçə bilirlər.

Bəlkə də qeyri-müəyyənlik prinsipinin ən qəribə nəticəsi boşluqlar haqqındadır. Boşluqlar çox vaxt hər şeyin olmaması kimi müəyyən edilir. Lakin bu, kvant nəzəriyyəsində belə deyil. Kvant proseslərində iştirak edən enerjinin miqdarında və bu proseslərin baş verməsi üçün lazım olan vaxtda xas qeyri-müəyyənlik var. Mövqe və impuls əvəzinə, Heisenberg tənliyini enerji və zaman baxımından da ifadə etmək olar. Yenə də bir dəyişən nə qədər məhduddursa, digəri də bir o qədər az məhduddur. Beləliklə, çox, çox qısa müddət ərzində kvant sisteminin enerjisi çox qeyri-müəyyən ola bilər, həm dəhissəciklər vakuumda yarana bilər. Bu "virtual hissəciklər" cüt-cüt görünür - elektron və onun antimaddə cütü, pozitron, deyirlər - qısa müddətə və sonra bir-birini məhv edirlər. Bu, kvant fizikasının qanunları ilə daha çox haqlıdır, çünki hissəciklər yalnız müvəqqəti olaraq mövcuddur və vaxtı bitdikdə yox olurlar. Deməli, qeyri-müəyyənlik kvant fizikasında narahatlığa səbəb deyil və əslində bu prinsip olmasaydı, biz burada olmazdıq.

Riki Cozef bilik axtarışındadır. O, qəti şəkildə inanır ki, ətrafımızdakı dünyanı dərk etməklə özümüzü və bütövlükdə cəmiyyətimizi yaxşılaşdırmaq üçün işləyə bilərik. Beləliklə, o, dünya və onun sakinləri haqqında bacardığı qədər çox şey öyrənməyi öz həyat missiyasına çevirdi. Yusif bir çox müxtəlif sahələrdə çalışmışdır, hamısı öz biliklərini artırmaq məqsədi daşıyır. O, müəllim, hərbçi və iş adamı olub, lakin onun əsl ehtirası tədqiqatdadır. Hal-hazırda o, böyük bir əczaçılıq şirkətində tədqiqatçı alim kimi çalışır və burada özünü çoxdan sağalmaz hesab edilən xəstəliklər üçün yeni müalicə üsulları tapmağa həsr edir. Zəhmət və gərgin iş sayəsində Riki Cozef dünyada farmakologiya və dərman kimyası üzrə ən qabaqcıl ekspertlərdən birinə çevrilmişdir. Onun adı hər yerdə alimlər tərəfindən tanınır və onun işi milyonlarla insanın həyatını yaxşılaşdırmaq üçün davam edir.