Da incerteza de Heisenberg - a porta ao micromundo

Cando o mozo Maks Plank dixo a mestra que quería seguir envolverse en física teórica, el sorriu e garantir-lle que eu só aprendín alí non ten nada que facer - só deixou "limpar bruto." Ai de min! Os esforzos de Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger e outros. Todo está de cabeza para baixo, e tan completamente que non vai volver atrás, e á cabeza das estradas. Ademais - máis, en medio a teoría xeral de caos, de súpeto aparece, por exemplo, a incerteza de Heisenberg. Como se adoita dicir, é só non é suficiente. Na virada de 19-20 séculos, os científicos abriron a porta á área descoñecida de partículas elementais, e non é a mecánica newtoniana habituais fallou.

Parece, "antes", está todo ben - que o corpo físico, de xeito que as súas coordenadas. En "física normal," sempre pode tomar unha frecha e especificar "poke" no seu obxecto "normal", aínda en movemento. Escorregar teoricamente eliminado - as leis de Newton non cometer erros. Pero aquí está o obxecto de estudo é cada vez menor - gran, unha molécula, átomo. Primeiro desaparecen os contornos exactos do obxecto, logo na súa descrición aparecen estimacións probabilísticas de taxas medias para as moléculas de gas, e, finalmente, as coordenadas moléculas son "media", pero podemos dicir sobre a molécula de gas: é ou aquí, ou alí, pero o máis probable nalgún lugar nesta zona. O tempo vai pasar, e resolver o problema da incerteza de Heisenberg, pero que máis tarde, pero agora ... Proba acertar o "boom teórica" no obxecto se é "na orixe máis probable." Feble? E que tipo de obxecto, o que o seu tamaño, a forma? Houbo preguntas que respostas.

E que dicir do átomo? Ben modelo planetario agora coñecido foi proposto en 1911 e inmediatamente causou unha morea de preguntas. O principal deles: tanto a órbita do electrón negativo se realiza e por que non caia no núcleo positivo? Como se adoita dicir - boa pregunta. Nótese que todos os cálculos teóricos, esta realizado en base a mecánica clásica - da incerteza de Heisenberg non gañou un lugar de honra na teoría do átomo. Este feito non permitir aos científicos comprender a esencia da mecánica do átomo. "Balnearios" Niels Bohr átomo - que lle deu estabilidade á suposición de que o electrón ten niveis orbitais, sendo que non irradia enerxía, é dicir, non perde-lo e non caer no núcleo.

Estudo sobre a continuidade dos estados de enerxía do átomo xa deu un impulso para o desenvolvemento dunha nova física - Quantum, iniciada por Maks Plank en 1900. El descubriu o fenómeno da cuantización de enerxía, e Niels Bohr atopar un uso para el. Posteriormente, con todo, verificouse que describe o modelo de mecánica clásica do átomo, podemos entender o macrocosmos absolutamente incorrecto. Mesmo tempo e no espazo en termos do mundo cuántico asume un significado totalmente diferente. Por esta altura o intento de físicos teóricos dar unha matemática modelo do átomo planetario rematou ecuacións de varios pisos e fúteis. O problema foi resolto mediante a relación de incerteza de Heisenberg. Esta expresión matemática sorprendentemente modesta liga incerteza espacial coordenadas Ax e? V partícula velocidade masa m e constante de Planck h :.

? X? V *> h / m

Por iso, a diferenza fundamental micro e macro: posición ea velocidade das partículas no micro non detectados nunha forma particular - que teñen unha natureza probabilística. Por outra banda, o principio de Heisenberg no lado dereito contén un valor positivo moi concreto, o que implica que o valor de cero é eliminado polo menos un de incerteza. Na práctica, isto significa que a velocidade ea posición das partículas no mundo subatômico sempre determinado con un erro, e nunca é cero. Exactamente o mesmo ángulo de Heisenberg incerteza conectar outros pares ligados de características, como a enerxía ea incerteza de tempo e Dt ?:

ΔEΔt> h

A esencia desta expresión é que é imposible medir simultaneamente a enerxía das partículas nucleares ea hora en que posúe, sen a incerteza do seu valor desde a medición de enerxía leva algún tempo, durante o cal a enerxía cambia de forma aleatoria.