כשסיפר מקס פלאנק הצעיר למורה שלושהוא רוצה להמשיך לעסוק בפיזיקה תיאורטית, הוא חייך והבטיח לו שלמדענים אין מה לעשות שם - כל שנותר היה "לנקות את החספוס". אבוי! בזכות המאמצים של פלאנק, נילס בוהר, איינשטיין, שרדינגר ואחרים, הכל מתהפך, וכל כך ביסודיות שלא תחזור, וקדימה יכולת להיות בלתי פוסקים. בהמשך - יותר: בעיצומו של הכאוס התיאורטי הכללי מופיעה לפתע, למשל, חוסר הוודאות של הייזנברג. כמו שאומרים, זה פשוט לא הספיק לנו. בסוף המאה ה -19 וה -20, מדענים פתחו את הדלת לאזור לא ידוע של חלקיקים יסודיים, ושם הכישלונות המכניקה הרגילה של ניוטון.
נראה כי "לפני" הכל בסדר - כאןהנה גוף פיזי, הנה הקואורדינטות שלו. ב"פיזיקה רגילה "תמיד אפשר לקחת חץ ובדיוק" לתקוע "אותו לאובייקט" רגיל ", אפילו לא נע. תיאוריה נשללת באופן תיאורטי - החוקים של ניוטון אינם טועים. אבל עכשיו מושא המחקר הולך וקטן - גרגר, מולקולה, אטום. ראשית, קווי המתאר המדויקים של האובייקט נעלמים, ואז אומדנים הסתברותיים לגבי המהירות הסטטיסטית הממוצעת של מולקולות הגז מופיעים בתיאורו, ולבסוף, הקואורדינטות של המולקולות הופכות ל"ממוצעות ", וניתן לומר שמולקולת הגז נמצאת כאן או שם, אך סביר להניח איפשהו באזור זה. הזמן יעבור וחוסר הוודאות של הייזנברג יפתור את הבעיה, אבל אז, ועכשיו ... נסה להיכנס לאובייקט בעזרת "חץ תיאורטי" אם הוא "באזור הקואורדינטות הכי מסתברות". חלש? ואיזה סוג של חפץ זה, מהם הגדלים, הצורות שלו? היו יותר שאלות מאשר תשובות.
אבל מה עם האטום?המודל הפלנטרי הידוע הוצע בשנת 1911 ומיד העלה המון שאלות. העיקרי שבהם: איך אלקטרון שלילי נשאר במסלול ומדוע הוא לא נופל על גרעין חיובי? כמו שאומרים עכשיו - שאלה טובה. יש לציין כי כל החישובים התיאורטיים באותה תקופה בוצעו על בסיס מכניקה קלאסית - אי הוודאות של הייזנברג טרם גאה את מקומה בתורת האטום. עובדה זו לא אפשרה למדענים להבין את מהות מכניקת האטום. האטום ניצל על ידי נילס בוהר - הוא נתן לו יציבות בהנחתו שלאלקטרון יש רמות מסלוליות, בהן הוא אינו מקרין אנרגיה, כלומר לא מאבד אותו ולא נופל על הליבה.
לימוד המשכיות אנרגטיתמצבים אטומיים כבר העניקו תנופה להתפתחותה של פיסיקה חדשה לחלוטין - פיסיקה קוונטית, שתחילתה הונחה על ידי מקס פלאנק עוד בשנת 1900. הוא גילה את התופעה של כימות אנרגיה, ונילס בוהר מצא יישום אליו. עם זאת, בעתיד התברר כי תיאור מודל האטום על ידי המכניקה הקלאסית של המקרוקוסמוס שאנו מבינים אינו הולם לחלוטין. אפילו זמן ומרחב בתנאי העולם הקוונטי מקבלים משמעות אחרת לחלוטין. בשלב זה ניסיונותיהם של פיסיקאים תיאורטיים לתת מודל מתמטי של אטום פלנטרי הסתיימו במשוואות מרובות קומות ולא יעילות. הבעיה נפתרה באמצעות יחס הוודאות של הייזנברג. ביטוי מתמטי צנוע מפתיע זה קשור לחוסר הוודאות של הקואורדינטה המרחבית Δx ומהירות Δv למסת החלקיקים m ול קבוע פלאנק h:.
Δx * Δv> h / m
מכאן ההבדל המהותי בין מיקרו ל-מקרוקוסמוס: הקואורדינטות והמהירות של החלקיקים בעולם המיקרו אינם נקבעים בצורה ספציפית - הם הסתברותיים. מאידך, עקרון הייזנברג בצד ימין של אי השוויון מכיל ערך חיובי מאוד קונקרטי, שמשמע כי יש לא לכלול את הערך האפס של לפחות אחד מהאי וודאות. בפועל משמעות הדבר היא שמהירותם ומיקומם של החלקיקים בעולם התת-אטומי נקבעים תמיד בשגיאה, והיא לעולם אינה אפסית. באותה פרספקטיבה בדיוק, אי הוודאות של הייזנברג מחברת זוגות אחרים של מאפיינים קשורים, למשל, חוסר הוודאות של האנרגיה ΔЕ וזמן Δt:
>t> ח
מהות הביטוי הזה היא שהוא בלתי אפשריבו זמנית מודדים את האנרגיה של חלקיק אטומי ואת הרגע בזמן בו הוא מחזיק אותו, ללא אי וודאות בערכו, מכיוון שמדידת האנרגיה אורכת זמן מה שבמהלכו האנרגיה משתנה באקראי.
