Принцип невизначеності Гейзенберга
Принцип невизначеності Гейзенберга відносно простий для формулювання і має просту ідею. У традиційній ньютонівській фізиці, яку також називають класичною фізикою, вважалося, що якби ми знали початкове положення та імпульс (масу та швидкість) усіх частинок у системі, ми могли б розрахувати їхню взаємодію та передбачити, як вона буде поводитись. Це здається правильним, якщо ми знаємо, як точно описати взаємодії між цими частинками, але воно виходить із дуже сильного припущення: насправді ми знаємо положення та імпульс усіх частинок.
Відповідно до принципу невизначеності не можна з абсолютною точністю знати положення чи імпульс (і, отже, швидкість) частинки. Це відбувається тому, що для вимірювання будь-якого з цих значень ми в кінцевому підсумку змінюємо їх, і це питання не вимірювання, а квантової фізики та природи частинок. Принцип невизначеності прирівнюється за формулою:
де Δx - невизначеність положення і Δp — невизначеність імпульсу частинки
Щоб краще зрозуміти, коли нам потрібно знати положення частинки відповідно до класичної механіки, нам потрібні 2 змінні: швидкість цього об’єкта і час, проведений від однієї точки до іншої. Тільки тоді ми можемо визначити його позицію. Тепер, коли справа доходить до субатомних частинок, ми не можемо бути впевнені в жодній з двох відомостей, тому що в такому масштабі матерія веде себе випадковим і невизначеним чином! Іншими словами, ми знаємо, що для визначення стану частинки нам потрібні дві різні частини інформації, щоб визначити іншу, якщо ми можемо мати гарне визначення положення підчастинки, ми не знаємо напевно її швидкість, а також навпаки. Наступне відео дасть вам більш чітке уявлення, подивіться! (УВІМКНУТИ СУБТИТРИ!!!)
У підсумку! Щоб прояснити цю концепцію, уявіть, що ви тримаєте кінець дуже довгої струни і створюєте хвилю, ритмічно розгойдуючи її вгору і вниз. Якщо хтось запитає "де саме знаходиться хвиля?" ви подумаєте, що ця людина божевільна: хвилі точно ніде. Він розподіляється щетиною довжиною 45 м або більше самого мотузки. Але якщо ця людина запитає, яка довжина хвилі, ви міг би дати більш зрозумілу відповідь: щось близько 7 метрів. Звичайно, ви можете намалювати проміжні випадки, коли хвиля досить добре розташована і довжина хвилі досить добре визначена, але тут є неминуча дилема: чим точніше положення цієї хвилі, тим менш точна довжина хвилі і навпаки. Це, звичайно, стосується будь-якого хвильового явища, а отже, особливо хвильової функції в квантовій механіці. Тепер довжина хвилі Ψ пов’язана з імпульсом частинки за цією формулою де Бройля.
де Δx — невизначеність положення, а Δp — невизначеність імпульсу частинки.