Ocena brak

Co to jest zasada nieoznaczoności?

Autor /Komun Dodano /31.01.2012

Zasada nieoznaczoności
Tymczasem inny niemiecki fizyk Werner Heisen­berg (1901-1976, Nagroda Nobla w 1932 roku) stwierdził, że nie jest możliwy opis atomu za pomo­cą znanych i powszechnie zaakceptowanych pojęć „cząstki" i „fali". Zamiast tego obliczył poziomy energetyczne elektronu w atomie (czyli orbity) w sposób czysto liczbowy, tworząc tym samym tzw. mechanikę macierzową.
Zastanawiał się nad możliwością określenia dokładnego położenia elektronu na swej orbicie i doszedł do wniosku, że im precyzyjniejsze są narzędzia pomiaru, tym sam pomiar jest mniej dokładny. Wyobraźmy sobie, że za pomocą mikro­skopu optycznego jesteśmy w stanie zobaczyć poje­dynczy elektron. Jednak abyśmy mogli go zoba­czyć, od elektronu musi odbić się przynajmniej jeden kwant światła, który następnie dotrze do naszego oka. Zderzenie elektronu (cząstki bardzo małej) z fotonem doprowadziłoby do zmiany poło­żenia elektronu, co oznacza, że sam pomiar zakłó­cił stan układu. Tego typu zjawisko jest zresztą dobrze znane z życia codziennego. Gdy mierzymy temperaturę wody za pomocą termometru, to ten pobiera część ciepła od wody (zakładamy, że woda ma wyższą temperaturę niż termometr). Tym sa­mym temperatura wody nieco spada. Gdy rozmiary naczynia z wodą stają się porównywalne z rozmia­rami termometru, to efekt ten zaczyna mieć zna­czenie. Podobnie amperomierz mierzący natężenie prądu pobiera część energii, choćby na przesunię­cie wskazówki i tym samym zakłóca układ elek­tryczny. Mówiąc obrazowo, gdyby nie włączyć w obwód amperomierza, to w obwodzie popłynął­by prąd o nieco innym natężeniu. Te przemyślenia Heisenberga są znane jako zasada nieoznaczoności.
Co z tego wynika?
Gdy w 1930 roku Einstein wygłosił swe słynne zdanienie wierzę, że Bóg gra w kości", chciał pokazać, że nie przekonuje go oparta głównie na przypadkowości i prawdopodobieństwie mechani­ka kwantowa w wydaniu Schródingera i Heisenber­ga. W szczególności zaś chciał wykazać błędność zasady nieoznaczoności. Przedstawiał argument, że z zasady tej można teoretycznie wywieść wnio­sek, że nie można zwiększyć dokładności pomiaru energii bez zmniejszenia dokładności określenia czasu, w którym ten pomiar jest dokonywany. To znaczy mniej więcej tyle, że aby energię zmierzyć dokładnie, należy ją mierzyć nieskończenie długo.
Bohr wykazał, że rozumowanie Einsteina nie prowadzi wcale do obalenia zasady nieoznaczo­ności. Jednak w linii myślenia Einsteina pojawiła się idea, że zasada zachowania energii może nie być spełniona w bardzo krótkich odstępach czasu. Ten pomysł pozwalał na wytłumaczenie niektórych zjawisk z mikroświata, poprzez założenie, że cząst­ki mogą powstawać „znikąd", pod warunkiem, że znikną przed ich wykryciem. Teorię „cząstek wirtu­alnych" rozwinął Amerykanin Feynman (1918-1988). W 1965 roku otrzymał za to Nagrodę Nobla.
Można by sądzić, że zasada nieoznaczoności podważa całą klasyczną mechanikę newtonowską, która zakłada możliwość dowolnie dokładnego pomiaru długości i czasu. Jednak zasady Newtona funkcjonują dobrze w świecie, w którym żyjemy. Zadziwiające i niejednokrotnie przeczące zdrowe­mu rozsądkowi zjawiska kwantowe przejawiają się tylko w skali subatomowej

Do góry