АдукацыяНавука

Нявызначанасць Гейзенберга - дзверы ў мікрасвет

Калі малады Макс Планк сказаў свайму настаўніку, што хоча далей займацца тэарэтычнай фізікай, той, усміхнуўшыся, запэўніў яго, што якраз там навукоўцам ўжо рабіць няма чаго - застаўся толькі "падчысціць шурпатасці». На жаль! Намаганнямі Планка, Нільса Бора, Эйнштэйна, Шредингера і інш. Усё становіцца з ног на галаву, прычым так грунтоўна, што назад не вернешся, і наперадзе бездараж. Далей - больш: сярод усеагульнага тэарэтычнага хаосу раптам з'яўляецца, напрыклад, нявызначанасць Гейзенберга. Як гаворыцца, гэтага нам толькі не хапала. На мяжы 19-20 стагоддзяў навукоўцы прыадчынілі дзверы ў невядомую вобласць элементарных часціц, а там звыклая механіка Ньютана дала збой.

Здавалася б, «да таго», усё добра - вось фізічнае цела, вось яго каардынаты. У «нармальнай фізіцы» заўсёды можна ўзяць стралу і дакладна «ткнуць» яе ў «нармальны» аб'ект, нават які рухаецца. Промах, тэарэтычна, выключаецца - законы Ньютана не памыляюцца. Але вось аб'ект даследавання становіцца ўсё менш - зярнятка, малекула, атам. Спачатку знікаюць дакладныя контуры аб'екта, потым у яго апісанні з'яўляюцца імавернасныя ацэнкі сярэднестатыстычных хуткасцяў для малекул газу, і, нарэшце, каардынаты малекул становяцца «сярэднестатыстычнымі», а пра малекуле газу можна сказаць: знаходзіцца ці то тут, то там, але, хутчэй за ўсё , дзе-то ў гэтай галіне. Пройдзе час і праблему вырашыць нявызначанасць Гейзенберга, але гэта потым, а зараз ... Паспрабуйце трапіць «тэарэтычнай стралой» ў аб'ект, калі ён знаходзіцца «ў вобласці найбольш верагодных каардынатаў». Слабо? А што ж гэта за аб'ект, якія ў яго памеры, формы? Тут пытанняў было больш, чым адказаў.

А што рабіць з атамам? Добра цяпер вядомая планетарная мадэль была прапанавана ў 1911 годзе і адразу ж выклікала масу пытанняў. Галоўны з іх: як на арбіце трымаецца адмоўны электрон і чаму ён не падае на станоўчае ядро? Як цяпер кажуць - добры пытанне. Варта заўважыць, што ўсе тэарэтычныя выкладкі ў гэты час праводзіліся на базе класічнай механікі - нявызначанасць Гейзенберга яшчэ не заняла пачэснае месца ў тэорыі атама. Менавіта гэты факт не дазваляў навукоўцам зразумець сутнасць механікі атама. «Спас» атам Нільс Бор - ён падарыў яму стабільнасць сваім меркаваннем, што ў электрона ёсць арбітальныя ўзроўні, знаходзячыся на якіх ён не выпраменьвае энергію, г.зн. не губляе яе і не падае на ядро.

Даследаванне пытання бесперапыннасці энергетычных станаў атама ўжо дало штуршок развіццю цалкам новай фізікі - квантавай, пачатак якой паклаў Макс Планк яшчэ ў 1900 годзе. Ён адкрыў з'яву квантавання энергіі, а Нільс Бор знайшоў яму ўжыванне. Аднак у далейшым апынулася, што апісваць мадэль атама класічнай механікай зразумелага нам макрасвету зусім неправамерна. Нават час і прастора ва ўмовах квантавага свету набывае зусім іншы сэнс. Да гэтага часу спробы фізікаў-тэарэтыкаў даць матэматычную мадэль планетарнага атама заканчваліся шматпавярховымі і безвыніковымі раўнаннямі. Праблему атрымалася вырашыць, выкарыстоўваючы суадносіны нявызначанасці Гейзенберга. Гэта дзіўна сціплае матэматычнае выраз звязвае нявызначанасці прасторавай каардынаты Δx і хуткасці Δv з масай часціцы m і пастаяннай Планка h :.

Δx * Δv> h / m

Адсюль вынікае прынцыповая розніца мікра- і макрасвету: каардынаты і хуткасці часціц у мікрасвеце ня вызначаюцца ў канкрэтным выглядзе - яны маюць імавернасны характар. З іншага боку, прынцып Гейзенберга ў правай частцы няроўнасці змяшчае цалкам канкрэтнае станоўчае значэнне, з чаго вынікае, што выключаецца нулявое значэнне хаця б адной з нявызначанасцяў. На практыцы гэта значыць, што хуткасць і становішча часціц у субатомных свеце вызначаецца заўсёды з хібнасцю, і яна ніколі не бывае нулявы. У дакладна такім жа ракурсе нявызначанасць Гейзенберга звязвае іншыя пары ўвязаных характарыстык, напрыклад, нявызначанасці энергіі ΔЕ і часу Δt:

ΔЕΔt> h

Сутнасць гэтага выказвання ў тым, што немагчыма адначасова вымераць энергію атамнай часціцы і момант часу, у які яна ёю валодае, без нявызначанасці яе значэння, паколькі вымярэнне энергіі займае некаторы час, на працягу якога энергія выпадковым чынам зменіцца.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 be.delachieve.com. Theme powered by WordPress.