Als junger Max Plank es seinem Lehrer erzähltedass er sich weiterhin mit theoretischer Physik beschäftigen will, lächelte er und versicherte ihm, dass die Wissenschaftler dort nichts zu tun hätten - alles, was übrig blieb, war „die Rauheit aufzuräumen“. Ach! Durch die Bemühungen von Planck, Niels Bohr, Einstein, Schrödinger und anderen wird alles auf den Kopf gestellt und so gründlich, dass Sie nicht zurückkehren und Unpassierbarkeit in Sicht ist. Außerdem: Inmitten des allgemeinen theoretischen Chaos tritt beispielsweise plötzlich Heisenbergs Unsicherheit auf. Das hat uns einfach nicht gereicht. Um die Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert öffneten Wissenschaftler die Tür zu einer unbekannten Region von Elementarteilchen, und dort versagte Newtons übliche Mechanik.
Казалось бы, «до того», все хорошо – вот physischer Körper, hier sind seine Koordinaten. In der "normalen Physik" kann man immer einen Pfeil nehmen und ihn genau in ein "normales" Objekt "stecken", auch in ein sich bewegendes. Ein Ausrutscher ist theoretisch ausgeschlossen - Newtons Gesetze sind nicht falsch. Jetzt wird das Untersuchungsobjekt kleiner - ein Korn, ein Molekül, ein Atom. Zuerst verschwinden die exakten Konturen des Objekts, dann erscheinen probabilistische Schätzungen der durchschnittlichen statistischen Geschwindigkeiten für die Gasmoleküle in ihrer Beschreibung, und schließlich werden die Koordinaten der Moleküle "durchschnittlich", und man kann sagen, dass das Gasmolekül hier oder dort ist, aber höchstwahrscheinlich irgendwo in diesem Bereich. Die Zeit vergeht und Heisenbergs Unsicherheit wird das Problem lösen, aber dann und jetzt ... Versuchen Sie, mit einem "theoretischen Pfeil" in das Objekt zu gelangen, wenn es "im Bereich der wahrscheinlichsten Koordinaten" liegt. Schwach? Und was ist das für ein Objekt, welche Größen und Formen hat es? Es gab mehr Fragen als Antworten.
Aber was ist mit dem Atom?Das bekannte Planetenmodell wurde 1911 vorgeschlagen und warf sofort viele Fragen auf. Das Wichtigste: Wie bleibt ein negatives Elektron in der Umlaufbahn und warum fällt es nicht auf einen positiven Kern? Wie sie jetzt sagen - eine gute Frage. Es ist anzumerken, dass alle theoretischen Berechnungen zu dieser Zeit auf der Grundlage der klassischen Mechanik durchgeführt wurden - die Heisenbergsche Unsicherheit hat in der Atomtheorie noch keinen hohen Stellenwert. Es war diese Tatsache, die es Wissenschaftlern nicht ermöglichte, die Essenz der Atommechanik zu verstehen. Das Atom wurde von Niels Bohr gerettet - er gab ihm Stabilität mit der Annahme, dass das Elektron Bahnniveaus hat, bei denen es keine Energie ausstrahlt, d.h. verliert es nicht und fällt nicht auf den Kern.
Untersuchung der EnergiekontinuitätDie atomaren Zustände haben bereits Impulse für die Entwicklung einer völlig neuen Physik gegeben - der Quantenphysik, deren Beginn bereits 1900 von Max Planck gelegt wurde. Er entdeckte das Phänomen der Energiequantisierung und Niels Bohr fand Anwendung auf ihn. In Zukunft stellte sich jedoch heraus, dass die Beschreibung des Atommodells durch die klassische Mechanik des Makrokosmos, die wir verstehen, völlig unangemessen ist. Sogar Zeit und Raum unter den Bedingungen der Quantenwelt haben eine völlig andere Bedeutung. Zu diesem Zeitpunkt endeten die Versuche der theoretischen Physiker, ein mathematisches Modell eines Planetenatoms zu erstellen, in mehrstöckigen und ineffektiven Gleichungen. Das Problem wurde mit der Heisenbergschen Unschärferelation gelöst. Dieser überraschend bescheidene mathematische Ausdruck bezieht die Unsicherheiten der Raumkoordinate Δx und der Geschwindigkeit Δv auf die Partikelmasse m und die Planck - Konstante h:.
Δx * Δv> h / m
Отсюда следует принципиальная разница микро- и Makrokosmos: Die Koordinaten und Geschwindigkeiten von Teilchen in der Mikrowelt werden nicht in einer bestimmten Form bestimmt - sie sind probabilistisch. Andererseits enthält das Heisenberg-Prinzip auf der rechten Seite der Ungleichung einen sehr konkreten positiven Wert, was impliziert, dass der Nullwert von mindestens einer der Unsicherheiten ausgeschlossen ist. In der Praxis bedeutet dies, dass die Geschwindigkeit und Position von Partikeln in der subatomaren Welt immer mit einem Fehler bestimmt wird und niemals Null ist. In genau der gleichen Perspektive verbindet die Heisenberg-Unsicherheit andere Paare verwandter Eigenschaften, zum Beispiel die Unsicherheiten der Energie ΔЕ und der Zeit Δt:
ΔЕΔt> h
Суть этого выражения в том, что невозможно Messen Sie gleichzeitig die Energie eines Atomteilchens und den Zeitpunkt, zu dem es es besitzt, ohne Unsicherheit seines Wertes, da die Messung der Energie einige Zeit in Anspruch nimmt, während der sich die Energie zufällig ändert.
