Prensîba Nezelaliyê ya Heisenberg çi ye

  • Vê Parve Bikin
Ricky Joseph

Prensîba Nezelaliyê ya Heisenberg di fîzîkê de yek ji ramanên herî navdar (û belkî yek ji wan ên herî xelet tê fêm kirin) ye. Ev prensîba fizîkî dibêje ku sînorek bingehîn heye ku em dikarin di derheqê tevgera keriyên kuantûmê de û ji ber vê yekê pîvanên herî piçûk ên xwezayê zanibin. Ji van pîvanan, ya herî ku em dikarin hêvî bikin ev e ku îhtimalên ku tişt li ku ne û ew ê çawa tevbigerin hesab bikin. Berevajî gerdûna demjimêrên Isaac Newton, ku her tişt li gorî qanûnên zelal li ser çawaniya tevgerê dişopîne (û pêşbînîkirin hêsan e heke hûn şertên destpêkê zanibin), prensîba nediyariyê di teoriya quantum de astek tevliheviyê vedihewîne.

Werner Heisenberg sade raman ji me re vedibêje ka çima atom nateqin, Roj çawa dibiriqîne, û ecêb e, ku valahiya fezayê bi rastî ne vala ye.

Pirnsîba nediyariyê di kaxezekê de di sala 1927an de ji hêla Heisenberg ve hatî xuyang kirin. , fîzîknasekî alman ku wê demê li enstîtuya Niels Bohr li Kopenhagê dixebitî, bi sernavê "Li ser naveroka têgihîştinê ya Kînematîk û Mekanîka Teorî ya Quantum". Forma herî naskirî ya hevkêşeyê çend sal şûnda hat, dema ku wî di ders û gotarên paşerojê de ramanên xwe safî kir.

Heisenberg bi encamên teoriya kuantûmê re dixebitî, rêyek nû ya ecêb ku şirove dike ka çawa atomêntevdigere, ku di deh salên borî de ji hêla hejmarek fîzîknasan ve, di nav de Niels Bohr, Paul Dirac, û Erwin Schrödinger, hate pêşve xistin. Di nav gelek ramanên wê yên dijber de, teoriya quantum pêşniyar kir ku enerjî ne berdewam e, lê li şûna wê di pakêtên veqetandî (quantan) de tê û ku ronahî dikare wekî pêlek û herikîna van quantan were binav kirin.

Werner Heisenberg, fîzîknasê awarte, lêkolînerê awarte. Fîzîknasek teorîk a Alman, wî di sala 1932 de Xelata Nobelê ya Fîzîkê wergirt "ji bo afirandina mekanîka quantumê, ku sepanên wê di nav yên din de bûn sedema vedîtina formên allotropîk ên hîdrojenê".

Di pêşxistina vê kozmovîzyona radîkal de. , Heisenberg pirsgirêkek vedît, li ser çawaniya pîvandina taybetmendiyên fizîkî yên bingehîn ên perçeyek di pergala kuantûmê de. Di yek ji nameyên xwe yên birêkûpêk de ji hevkarekî xwe, Wolfgang Pauli re, wî delîlên ramanek ku ji hingê ve bûye parçeyek bingehîn a danasîna quantum a cîhanê.

Prensîba nezelaliyê dibêje ku em nikarin bipîvin. pozîsyona (x) û leza (p) ya pirtikê bi rastbûna mutleq. Em çiqas yek ji van nirxan rasttir bizanibin, em ê din jî tam nizanin. Pirkirina xeletiyên di pîvandina van nirxan de (çewtî bi nîşana sêgoşeya li ber her milkê, tîpa yewnanî ya delta têne xuyang kirin) divê hejmareke mezintir anwekhevî nîvê sabîteke bi navê "h-bar". Ango, bi domdariya Planck re (bi gelemperî wekî h tê nivîsandin) bi 2π ve dabeşkirî ye. Di teoriya kuantûmê de domdariya Planck jimareke girîng e, rêyek ji bo pîvandina granularbûna cîhanê li ser pîvanên wê yên herî piçûk û xwedî nirxa 6,626 x 10-34 joule çirkeyan e.

Awayek ramana li ser prensîba nezelaliyê mîna dirêjkirina ku em tiştan di cîhana rojane de dibînin û dipîvin. Hûn dikarin van peyvan bixwînin ji ber ku perçeyên ronahiyê, foton, ji ser ekranê an kaxezê vediqetin û li çavê we dikevin. Her fotonek li ser wê rêyê hin agahdarî li ser rûxara ku bi leza ronahiyê ji ser xwe avêtiye bi xwe re tîne. Dîtina pariyek subatomî, wek elektronek, ne ewqas hêsan e. Hûn dikarin bi heman rengî fotonek jê derxînin û dûv re hêvî bikin ku hûn wê fotonê bi amûrekê vedîtin. Lê îhtimal heye ku foton dema ku bi elektronê ve biqelişe û riya parça ku hûn hewl didin bipîvin biguhezîne hin lez û bez bide elektronê. An jî, ji ber ku keriyên kuantûmê pir caran ew qas zû dimeşin, dibe ku elektron êdî ne cihê ku bû dema ku foton di destpêkê de jê hildiweşe. Bi her awayî, çavdêriya we ya li ser pozîsyonê an gavê dê nerast be, û ya girîngtir, çalakiya çavdêriyê bandorê li ser parça ku tê dîtin dike.

Prensîba nezelaliyê di dilêgelek tiştên ku em dişopînin lê nikarin bi fîzîka klasîk (ne kuantum) rave bikin. Mînakî, atomên ku elektronên barkirî yên neyînî li dora navokek barkirî ya erênî dizivirînin, bigirin. Li gorî mantiqa klasîk, dibe ku em li bendê bin ku her du barên dijber hevûdu bikişîne, ku bibe sedem ku her tişt di topa ji pirçan de hilweşe. Prensîba nezelaliyê rave dike ku çima ev yek çênabe: heke elektronek pir nêzikî navokê bibe, wê gavê pozîsyona wê ya li fezayê dê tam were zanîn û ji ber vê yekê xeletiya pîvandina pozîsyona wê dê hindik be. Ev tê vê wateyê ku xeletiya di pîvandina leza wê de (û, ji hêla vekolînê ve, leza wê) dê pir mezin be. Di wê rewşê de, elektron dikare bi qasî ku bi tevahî ji atomê derkeve bi lez dimeşe.

Ramana Heisenberg dikare celebek radyasyona nukleerî ya bi navê rizîbûna alfa jî rave bike. Parçeyên alfa du proton û du notron in ku ji hêla hin navokên giran, wekî uranyuma-238, têne derxistin. Bi gelemperî, ev di nav navika giran de bi hev ve têne girêdan û ji bo şikandina bendên ku wan di cîh de digirin dê gelek enerjî hewce bike. Lê, ji ber ku parçikek alfa di hundurê navokê de xwedan lezgehek pir baş diyarkirî ye, pozîsyona wê ew qas baş ne diyar e. Ev tê wê wateyê ku şansek piçûk lê ne sifir heye ku pirtik di demekê de dikare xwe li derveyî navokê bibîne, her çend ji hêla teknîkî ve enerjiya wê tune be.bes revê. Dema ku ew diqewime - pêvajoyek ku bi mecazî wekî "tunelkirina quantum" tê zanîn, ji ber ku parçika ku direve pêdivî ye ku bi rengekî rê li ber bendek enerjiyê bigire, ku ew nikare bi ser de biçe- parça alfa direve, û em radyoaktîfiyê dibînin.

A. Pêvajoya tunekirina quantumê ya bi heman rengî, berevajî, li navenda Rojê me pêk tê, ku li wir proton li hev diqelibin û enerjiya ku dihêle stêrka me bibiriqe berdide. Germahiya di navika Rojê de ne ewqas zêde ye ku proton têra xwe enerjiyê bike ku ji hevdu vegerandina elektrîkê derbas bibe. Lê bi saya prensîba nezelaliyê, ew dikarin astengiya enerjiyê bişkînin.

Dibe ku encama herî xerîb a prensîba nediyariyê ya li ser valahiyan be. Valahî bi gelemperî wekî tunebûna her tiştî têne pênase kirin. Lê di teoriya kuantûmê de ne wisa ye. Di mîqdara enerjiyê ya ku di pêvajoyên quantumê de têkildar e û dema ku ev pêvajo pêk tên de nezelaliyek xwerû heye. Li şûna pozîsyon û lezê, hevkêşana Heisenberg dikare bi enerjî û demê jî were diyar kirin. Dîsa, guhêrbarek çiqas bisînortir be, ya din jî ewqas hindiktir dibe. Ji ber vê yekê mimkun e ku ji bo demên pir, pir kurt, enerjiya pergalek kuantûmê pir nediyar be, hem jîku pirtik dikarin di valahiyê de çêbibin. Ev "parçeyên virtual" bi cot xuya dibin - elektronek û cota wê ya dijî maddeyê, pozitron - ji bo demek kurt û dûv re hevûdu tune dikin. Ev ji hêla qanûnên fizîkî yên kuantûmê ve bêtir rastdar e, ji ber ku pirtik tenê di demek zû de hene û dema ku dema wan derbas dibe winda dibin. Ji ber vê yekê nediyarbûn di fîzîka kuantûmê de ne sedemê fikaran e, û bi rastî jî heke ev prensîb tuneba em ê li vir nebûna.

Ricky Joseph lêgerê zanînê ye. Ew bi tundî bawer dike ku bi têgihiştina cîhana li dora me, em dikarin ji bo baştirkirina xwe û civaka xwe bi tevahî bixebitin. Ji ber vê yekê, wî kiriye peywira jiyana xwe ku bi qasî ku dikare li ser cîhanê û rûniştvanên wê fêr bibe. Ûsiv di gelek warên cuda de xebitiye, hemû jî bi armanca ku zanîna xwe zêdetir bike. Ew mamoste, leşker û karsazek ​​bûye - lê hewesa wî ya rastîn di lêkolînê de ye. Ew naha wekî zanyarek lêkolînê ji bo pargîdaniyek dermansaziyek mezin kar dike, ku li wir ji bo dîtina dermanên nû ji bo nexweşiyên ku ji mêj ve ne derman têne hesibandin ve girêdayî ye. Bi xîret û xebata dijwar, Ricky Joseph li cîhanê bûye yek ji pisporên herî pêşîn ên dermannasî û kîmya derman. Navê wî li her derê ji hêla zanyaran ve tê zanîn, û xebata wî ji bo baştirkirina jiyana bi mîlyonan berdewam dike.