مبدأ عدم اليقين في Heisenberg
مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ سهل نسبيًا للبيان وله فكرة بسيطة. في الفيزياء النيوتونية التقليدية ، والتي تسمى أيضًا الفيزياء الكلاسيكية ، كان يُعتقد أنه إذا عرفنا الموضع الأولي والزخم (الكتلة والسرعة) لجميع الجسيمات في نظام ما ، فسنكون قادرين على حساب تفاعلاتها والتنبؤ بكيفية تصرفها. يبدو هذا صحيحًا ، إذا عرفنا كيفية وصف التفاعلات بين هذه الجسيمات بدقة ، لكنه يبدأ من افتراض قوي جدًا: أننا في الواقع نعرف موقع وزخم جميع الجسيمات.
وفقًا لمبدأ عدم اليقين ، لا يمكن للمرء أن يعرف بدقة مطلقة موقع أو زخم الجسيم (وبالتالي السرعة). يحدث هذا لأنه لقياس أي من هذه القيم ينتهي بنا الأمر إلى تغييرها ، وهذه ليست مسألة قياس ، ولكن فيزياء الكم وطبيعة الجسيمات. يتم معادلة مبدأ عدم اليقين باستخدام الصيغة:
حيث Δx هو عدم اليقين من الموقف و Δp هو عدم اليقين بشأن زخم الجسيم
لفهم أفضل ، عندما نحتاج إلى معرفة موضع الجسيم وفقًا للميكانيكا الكلاسيكية ، نحتاج إلى متغيرين: سرعة هذا الجسم والوقت المنقضي من نقطة إلى أخرى. عندها فقط يمكننا تحديد موقفها. الآن عندما يتعلق الأمر بالجسيمات دون الذرية ، لا يمكننا التأكد من أي معلومة من المعلومتين لأن هذا المقياس يتصرف بطريقة عشوائية وغير مؤكدة! بعبارة أخرى ، نعلم أنه لتحديد حالة الجسيم ، نحتاج إلى جزأين مختلفين من المعلومات لتحديد أخرى ، إذا كان بإمكاننا الحصول على تعريف جيد لموضع الجسيم الفرعي ، فنحن لا نعرف على وجه اليقين سرعته ، والعكس صحيح بالعكس. سيقدم لك الفيديو التالي فكرة أوضح ، تحقق منها! (تشغيل العناصر الفرعية !!!)
باختصار! لتوضيح هذا المفهوم ، تخيل أنك تمسك بنهاية خيط طويل جدًا وتنتج موجة عن طريق هزها لأعلى ولأسفل بشكل إيقاعي. إذا سأل أحدهم "أين الموجة بالضبط؟" ستعتقد أن هذا الشخص مجنون: الموجة على وجه التحديد ليست في أي مكان. يتم توزيعه بواسطة شعيرات يبلغ طولها 45 مترًا أو أكثر من الحبل نفسه. ولكن إذا سأل هذا الشخص عن الطول الموجي ، فأنت يمكن أن يعطي إجابة أكثر تماسكًا: شيء ما يقرب من 7 أمتار. بالطبع يمكنك رسم حالات وسيطة يكون فيها موقع الموجة جيدًا بشكل معقول ويكون طول الموجة محددًا جيدًا بشكل معقول ، ولكن هناك معضلة لا مفر منها هنا: كلما كان موضع هذه الموجة أكثر دقة ، قل طول الموجة والعكس صحيح. هذا بالطبع ينطبق على أي ظاهرة موجية ، وبالتالي على وجه الخصوص وظيفة الموجة في ميكانيكا الكم. الآن الطول الموجي لـ Ψ مرتبط بزخم الجسيم بواسطة صيغة دي برولي.
حيث Δx هي عدم اليقين في الموضع و p هي عدم اليقين بشأن زخم الجسيم.