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ハイゼンベルグの不確定性-小宇宙への扉

若いマックスプランクが先生に言ったとき、彼は理論物理学に従事し続けたいと言って、微笑んで、科学者は何もすることがないことを彼に保証しました-残ったのは「荒い端をきれいにする」ことだけでした。ああ! Planck、Niels Bohr、Einstein、Schrödingerなどの努力のおかげで、すべてが逆さまになり、完全に元に戻せなくなり、オフロードが進んでいます。さらに-詳細:一般的な理論上の混乱の中で、たとえば、ハイゼンベルグの不確定性が突然現れます。彼らが言うように、これは私たちにとって十分ではありませんでした。 19世紀と20世紀の変わり目に、科学者たちは素粒子の未知の領域への扉を開き、そこで通常のニュートン力学は失敗しました。

「その前に」、すべてが順調であるように思われるでしょう-ここに物理的な体、ここにその座標があります。 「通常の物理学」では、いつでも矢印を取得して、移動しているオブジェクトであっても、「通常の」オブジェクトに正確に「突き刺す」ことができます。理論的には、スリップは除外されます-ニュートンの法則は間違っていません。しかし、研究の対象はますます小さくなっています-穀物、分子、原子。最初に、オブジェクトの正確な輪郭が消え、次にガス分子の平均統計速度の確率的推定値がその説明に表示され、最後に、分子の座標がこの領域のどこかで「平均統計」になります。時間が経ち、ハイゼンベルグの不確定性によって問題が解決されますが、それは後でですが、今は...「最も可能性の高い座標の領域」にあるオブジェクトを「理論上の矢印」で叩いてみてください。弱い?そして、それはどのようなオブジェクトであり、その寸法と形状は何ですか?ここでの回答よりも多くの質問がありました。

しかし、原子はどうですか?よく知られている惑星モデルは1911年に提案され、すぐに多くの疑問を投げかけました。主なものは次のとおりです。負の電子はどのように軌道を維持し、なぜそれは正の原子核に落ちないのですか?彼らが今言っているように-良い質問です。当時のすべての理論計算は古典力学に基づいて行われていたことに注意する必要があります。ハイゼンベルグの不確定性は、原子理論においてまだ立派な位置を占めていませんでした。科学者が原子力学の本質を理解するのを妨げたのはこの事実でした。原子はニールス・ボーアによって「保存」されました。彼は、電子がエネルギーを放出しない軌道レベルを持っている、つまり、それを失うことはなく、コアに落ちることもありません。

エネルギーの連続性の問題の調査原子の状態はすでに完全に新しい物理学の開発に弾みをつけています-量子、その始まりは1900年にマックスプランクによって築かれました。彼はエネルギー量子化の現象を発見し、ニールス・ボーアはその応用を見つけました。しかし、後になって、私たちが理解できる大宇宙の古典力学で原子のモデルを説明することは完全に不適切であることが判明しました。量子世界の時間と空間でさえ、まったく異なる意味を持ちます。この時までに、理論物理学者による惑星原子の数学的モデルを与える試みは、多層で効果のない方程式で終わった。この問題は、ハイゼンベルクの不確定性関係を使用して解決されました。この驚くほど控えめな数式は、空間座標Δxと速度Δvの不確実性を粒子の質量mとプランク定数h:と結び付けます。

Δx*Δv> h / m

したがって、マイクロとマイクロの根本的な違い大宇宙:小宇宙の粒子の座標と速度は特定の形式で定義されていません-それらは確率的な性質を持っています。一方、不等式の右側にあるハイゼンベルクの原理には、非常に具体的な正の値が含まれているため、少なくとも1つの不確定性のゼロ値は除外されます。実際には、これは、素粒子の世界での粒子の速度と位置が常にエラーで決定され、ゼロになることは決してないことを意味します。まったく同じ観点で、ハイゼンベルグの不確定性は、関連する特性の他のペア、たとえば、エネルギーΔEと時間Δtの不確定性を結び付けます。

ΔЕΔt> h

この表現の本質は、それが不可能であるということですエネルギーの測定には時間がかかり、その間にエネルギーがランダムに変化するため、その値の不確実性なしに、原子粒子のエネルギーとそれを保持する時間を同時に測定します。

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