Heisenberg 's kawalan ng katiyakan - ang pinto sa microworld

Kapag ang mga batang Maks Plank sinabi sa kanyang guro na nais niyang patuloy na nakikipag-ugnayan sa panteorya physics, siya smiled at magtiwala sa kanya na ko lang natutunan doon ay walang kinalaman - lamang left "linisin ang magaspang." Alas! Pagsisikap Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger at iba pa. Lahat ay baligtad, at kaya maigi na ikaw ay hindi bumalik muli, at mas maaga sa ang mga kalsada. Ang karagdagang - higit pa, sa gitna ng pangkalahatang teorya ng kaguluhan ay biglang lilitaw, halimbawa, Heisenberg-aalinlangan. Tulad ng sinasabi nila, ito lamang ay hindi sapat. Sa turn ng 19-20 siglo, siyentipiko ay may binuksan ang pinto sa hindi kilalang lugar ng elementarya particle, at doon ay karaniwang mga tagasunod ni Nyuton mekanika ay nabigo.

Ito ay tila, "bago", ang lahat ay mabuti - na ang pisikal na katawan, kaya ang kanyang mga coordinate. Sa "normal physics," maaari mong palaging gumawa ng isang arrow at tukuyin ang "sundutin" sa kanyang "normal" na bagay, kahit na gumagalaw. Slip theoretically ibinukod - Newton ang mga batas ay hindi gumawa ng mga pagkakamali. Ngunit narito ang object ng pag-aaral ay nagiging mas maliit - grain, isang Molekyul, atom. Una mawala ang eksaktong contours ng mga bagay, at pagkatapos ay sa kanyang paglalarawan ay lumilitaw probabilistic pagtatantya ng average na mga rate para sa mga molecule gas, at sa wakas, ang mga molecule coordinates ay "average", ngunit maaari naming sabihin tungkol sa mga gas Molekyul: ay alinman dito, o doon, ngunit pinaka-malamang sa isang lugar sa lugar na ito. Time ay pumasa, at malutas ang problema ng Heisenberg-aalinlangan, ngunit sa ibang pagkakataon, ngunit ngayon ... Subukan na matumbok ang "teoretikal boom" sa object na kung ito ay "sa pinaka-malamang na pinagmulan." Mahinang? At kung anong uri ng object, kung ano ang kanyang laki, hugis? Nagkaroon ng mga higit pang mga tanong kaysa mga sagot.

At paano naman ang atom? Well kilala ngayon planetary modelo ay iminungkahi sa 1911 at agad sanhi ng isang pulutong ng mga katanungan. Chief kasama ng mga ito: ang parehong mga negatibong elektron orbit ay gaganapin at kung bakit hindi siya ang mahulog sa positibong nucleus? Tulad ng sinasabi nila - magandang tanong. Dapat ito ay nabanggit na ang lahat ng teoretikal na kalkulasyon sa oras na ito natupad sa batayan ng classical mekanika - Heisenberg 's-aalinlangan ay hindi nanalo ng isang kagalang-galang na lugar sa teorya ng atom. katunayan na ito ay hindi nagpapahintulot sa mga siyentipiko upang maunawaan ang kakanyahan ng mga mekanika ng atom. "Spa" Niels Bohr atom - ito ibinigay sa kanya ng katatagan sa palagay na ang mga elektron ay may orbital mga antas, paglalagay nito sa kung saan siya ay hindi radiate ng enerhiya, ibig sabihin, huwag mawala ito at hindi nabibilang sa mga nucleus.

Pag-aaral sa pagpapatuloy ng mga estado ng enerhiya sa mga atom ay may ibinigay na pampasigla sa pag-unlad ng isang ganap na bagong physics - kuwantum, sinimulan sa pamamagitan Maks Plank in 1900. Siya natuklasan ang mga kababalaghan ng quantization ng enerhiya, at Niels Bohr natagpuan ng isang gamitin para dito. Mamaya, gayunpaman, ito ay natagpuan na inilarawan sa pamamagitan ng klasikong mekanika modelo ng atom maaari naming maunawaan ang makrokosm ganap na mali. Kahit na oras at espasyo sa mga tuntunin ng ang kabuuan mundo ay tumatagal sa isang ganap na magkaibang mga kahulugan. Sa pamamagitan ng oras na ito ang pagtatangka ng panteorya physicists magbigay ng isang mathematical modelo ng pamplaneta atom natapos maraming palapag at walang saysay equation. Ang problema ay lutasin sa pamamagitan ng paggamit Heisenberg-aalinlangan na may kaugnayan. Ito nakakagulat katamtaman mathematical expression binds kawalan ng katiyakan spatial coordinate ang x at Δv speed maliit na butil masa m at pare-pareho ang h ni Planck.

Xp * Δv> h / m

Kaya ang mga pangunahing pagkakaiba sa micro-at macro: posisyon at bilis ng mga particle sa micro hindi napansin sa isang partikular na form - mayroon silang isang probabilistic kalikasan. Sa kabilang banda, ang Heisenberg prinsipyo sa kanang gilid ay naglalaman ng isang napaka-kongkreto positibong halaga, na kung saan ay nagpapahiwatig na ang halaga ng zero ay eliminated kahit isa sa kawalan ng katiyakan. Sa pagsasanay, ito ay nangangahulugan na ang bilis at posisyon ng mga particles sa mga subatomic mundo ay laging tinutukoy na may isang error, at ito ay hindi kailanman zero. Sa eksakto sa parehong anggulo Heisenberg-aalinlangan panagutin ang iba pang mga naka-link na mga pares ng mga katangian, tulad ng enerhiya at ang oras ng kawalan ng katiyakan E Δt?:

ΔEΔt> h

Ang kakanyahan ng expression na ito ay na ito ay imposible upang sabay-sabay masukat ang enerhiya ng nuclear particle at ang oras kung siya ay nagtataglay nito, nang walang kawalan ng katiyakan ng ang halaga nito dahil ang enerhiya pagsukat ay tumatagal ng ilang oras, sa panahon kung saan ang enerhiya ay sapalarang nagbago.