Ποια είναι η αρχή αβεβαιότητας του Heisenberg;

Ποια είναι η αρχή αβεβαιότητας του Heisenberg;
Anonim

Λέει ότι ορισμένοι παράγοντες ενός φαινομένου είναι συμπληρωματικοί: αν γνωρίζετε πολλά για έναν από τους παράγοντες, γνωρίζετε λίγα για τους άλλους.

Ο Heisenberg μίλησε για αυτό στο πλαίσιο ενός σωματιδίου με κάποια ταχύτητα και τοποθεσία. Εάν γνωρίζετε την ταχύτητα με μεγάλη ακρίβεια, δεν θα γνωρίζετε πολλά για τη θέση του σωματιδίου. Λειτουργεί επίσης και αντίστροφα: αν γνωρίζετε ακριβώς τη θέση ενός σωματιδίου, δεν θα μπορείτε να περιγράψετε με ακρίβεια την ταχύτητα του σωματιδίου.

(Πηγή: τι θυμάμαι από την τάξη της χημείας. Δεν είμαι απόλυτα σίγουρος αν αυτό είναι σωστό.)

Για ένα κβαντικό μηχανικό σωματίδιο, όπως το ηλεκτρόνιο, το ηλεκτρόνιο Αρχή αβεβαιότητας του Heisenberg εφαρμόζεται με σημαντικό τρόπο ώστε να επιβεβαιώνεται ότι:

#color (μπλε) (sigma_xsigma_p> = h / (4pi)) #

Αυτό που λέει είναι ότι το προϊόν του θέση τυπική απόκλιση # sigma_x # και το ταχύτητα τυπική απόκλιση # sigma_p # είναι πολύ σημαντικά να κάνουμε αυτοπεποίθηση κρίσεις σχετικά με τις στατιστικές του ηλεκτρονίου όταν το προϊόν # sigma_xsigma_p # είναι παραπάνω # (6.626xx10 ^ (- 34) "J" * "s") / (4pi) #.

Αυτή είναι η κύρια δήλωση --- ότι όσο πιο συγκεκριμένα γνωρίζετε τη θέση ενός ηλεκτρονίου, τόσο λιγότερο γνωρίζετε τη δυναμική του, και αντίστροφα.

Ή, θα μπορούσατε να το πείτε δεν μπορείτε να παρατηρήσετε και τα δύο ταυτόχρονα με καλή βεβαιότητα.

Μόνο, μπορεί να είναι κάτω # h / (4pi) #, αλλά πολλαπλασιασμένο, μπορεί να μην είναι. Αυτό περιγράφει γιατί εσείς μπορώ παρατηρήστε ένα κάθε φορά.

Για το ηλεκτρόνιο χρησιμοποιώντας ένα "Σωματιδίων σε κουτί"μοντέλο (ηλεκτρόνιο / σωματίδιο σε ένα χημικό σύστημα / κιβώτιο), για παράδειγμα, έχει καθοριστεί ότι:

#color (πράσινο) (sigma_xsigma_p = χρώμα (μπλε) (h / (4pi)) sqrt ((n ^ 2pi ^ 2) / 3-2)

όπου # n # είναι ο αρχικός κβαντικός αριθμός που μάθατε στη Γενική Χημεία και # h # είναι η σταθερά του Planck ως συνήθως.

Μπορείτε να το πείτε με τη χαμηλότερη τιμή χρησιμοποιώντας # n = 1 # (ο χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας και το καλύτερος πιθανή κβαντική μηχανική κατάσταση), εμείς ακόμη πληρούν την προϋπόθεση:

# (χρώμα) (μπλε) (sigma_xsigma_p) = h / (4pi) sqrt ((pi ^ 2) / 3-2)

Από:

# sqrt ((pi ^ 2) / 3-2) ~~ 1.136> 1 #

Αντίθετα, οι αβεβαιότητες για τα κανονικά αντικείμενα όπως τα baseballs και τα μπάσκετ είναι τόσο χαμηλά ώστε μπορούμε να πούμε με καλή βεβαιότητα ποιες είναι οι θέσεις και οι στιγμές τους, κυρίως λόγω του μεγέθους τους, δίνοντάς τους αμελητέα χαρακτηριστικά κύματος.