Kun nuori Max Planck kertoi opettajalleen,että hän halusi jatkaa harjoittamista teoreettisessa fysiikassa, hän hymyillen vakuutti hänelle, että juuri siellä tiedemiehillä ei ollut mitään tekemistä - jäljellä oli vain "puhdistaa karkeat reunat". Valitettavasti! Planckin, Niels Bohrin, Einsteinin, Schrödingerin ja muiden ponnistelujen ansiosta kaikki kääntyy ylösalaisin ja niin perusteellisesti, että et voi palata takaisin, ja edessä on off-road. Lisäksi - lisää: yleisen teoreettisen kaaoksen joukosta yhtäkkiä ilmestyy esimerkiksi Heisenbergin epävarmuus. Kuten sanotaan, tämä ei vain riittänyt meille. 1800- ja 1900-lukujen vaihteessa tutkijat avasivat oven tuntemattomalle alkeishiukkasten alueelle, ja siellä tavallinen Newtonin mekaniikka epäonnistui.
Näyttää siltä, että "ennen sitä" kaikki on hyvin - täälläfyysinen ruumis, tässä ovat sen koordinaatit. "Normaalissa fysiikassa" voit aina ottaa nuolen ja "pistää" sen "normaaliksi" esineeksi, jopa liikkuvaksi. Virhe on teoreettisesti suljettu pois - Newtonin lait eivät ole väärät. Mutta tutkimuksen kohde on pienenemässä - rake, molekyyli, atomi. Ensinnäkin kohteen tarkat ääriviivat häviävät, sitten sen kuvauksessa näkyvät todennäköisyysarvioinnit kaasumolekyylien keskimääräisistä tilastollisista nopeuksista, ja lopuksi molekyylien koordinaateista tulee "keskimääräisiä tilastollisia" , jossain tällä alueella. Aika kuluu ja ongelman ratkaisee Heisenbergin epävarmuus, mutta se myöhemmin, mutta nyt ... Yritä lyödä kohdetta "teoreettisella nuolella", jos se on "todennäköisimpien koordinaattien alueella". Heikko? Ja millainen esine se on, mitkä ovat sen mitat ja muodot? Täällä oli enemmän kysymyksiä kuin vastauksia.
Mutta entä atomi?Tunnettua planeettamallia ehdotettiin vuonna 1911, ja se herätti heti paljon kysymyksiä. Tärkein on: miten negatiivinen elektroni pysyy kiertoradalla ja miksi se ei putoa positiiviseen ytimeen? Kuten he sanovat nyt - hyvä kysymys. On huomattava, että kaikki tuolloin teoreettiset laskelmat suoritettiin klassisen mekaniikan pohjalta - Heisenbergin epävarmuus ei ollut vielä ottanut kunniallista sijaa atomiteoriassa. Juuri tämä tosiasia ei antanut tutkijoiden ymmärtää atomimekaniikan ydintä. Niels Bohr "pelasti" atomin - hän antoi hänelle vakauden olettamalla, että elektronilla on kiertoradatasot, joiden ollessa siinä se ei säteile energiaa, ts. ei menetä sitä eikä putoa ytimeen.
Tutkimus energian jatkuvuudestaatomin tilat ovat jo antaneet sysäyksen täysin uuden fysiikan - kvantin - kehittämiselle, jonka alun loi Max Planck vuonna 1900. Hän löysi energian kvantisoinnin ilmiön, ja Niels Bohr löysi siihen sovelluksen. Myöhemmin kuitenkin kävi ilmi, että on täysin väärin kuvata atomimallia ymmärtämämme makrokosmoksen klassisella mekaniikalla. Jopa aika ja tila kvanttimaailmassa saavat aivan toisen merkityksen. Tähän mennessä teoreettisten fyysikkojen yritykset antaa matemaattinen malli planeetan atomista päättyivät monikerroksisiin ja tehottomiin yhtälöihin. Ongelma ratkaistiin käyttämällä Heisenbergin epävarmuussuhdetta. Tämä yllättävän vaatimaton matemaattinen lauseke yhdistää avaruuskoordinaatin Δx ja nopeuden Δv epävarmuudet hiukkasten massaan ja Planckin vakioon h:.
Δx * Δv> h / m
Tästä syystä mikro- jamakrokosmos: mikrokosmoksen hiukkasten koordinaatteja ja nopeuksia ei ole määritelty tietyssä muodossa - niillä on todennäköisyysluonto. Toisaalta epätasa-arvon oikealla puolella oleva Heisenberg-periaate sisältää hyvin spesifisen positiivisen arvon, josta seuraa, että ainakin yhden epävarmuustekijän nolla-arvo on suljettu pois. Käytännössä tämä tarkoittaa, että hiukkasten nopeus ja sijainti subatomisessa maailmassa määritetään aina virheellä, eikä se ole koskaan nolla. Aivan samasta näkökulmasta Heisenbergin epävarmuus yhdistää muut toisiinsa liittyvien ominaisuuksien parit, esimerkiksi energian ΔE ja ajan Δt epävarmuudet:
ΔЕΔt> h
Tämän ilmaisun ydin on se, että se on mahdotontamittaa samanaikaisesti atomihiukkasen energiaa ja aikaa, jolla se hallitsee, ilman arvon epävarmuutta, koska energian mittaaminen vie jonkin aikaa, jonka aikana energia muuttuu satunnaisesti.
