Головна

Співвідношення невизначеностей Гейзенберга

  1. АП як галузь права. Його співвідношення із суміжними галузями права.
  2. Б) Співвідношення права і моралі.
  3. Буття і сутність. Співвідношення сутності і явища.
  4. Питання. Поняття етики, співвідношення понять «етика» «мораль», «моральність».
  5. Питання 4. Співвідношення кримінально-процесуальної та оперативно-розшукової діяльності
  6. Питання. Основні рушійні фактори еволюції роду homo. Співвідношення біологічної та соціальної еволюції на різних етапах антропогенезу.
  7. Г) вторинне співвідношення статей.

Як відомо, співвідношення невизначеностей Гейзенберга, відкрите їм в 1927 р [1], є фундаментальне положення квантової теорії. Це співвідношення стверджує, що не існує таких станів фізичної системи, в яких дві динамічні змінні А и В мають цілком певне значення, якщо ці змінні пов'язані один з одним в дусі гамільтонова формалізму, т. е. якщо ці змінні величини, з одного боку, незалежні один від одного, але з іншого - пов'язані один з одним загальним фізичним законом. Неточність в вимірах при цьому пов'язана не з недосконалістю вимірювальної техніки, а з об'єктивними властивостями досліджуваної системи. Кількісна формулювання співвідношення невизначеностей така: твір похибок канонічно пов'язаних величин не може бути по порядку величин менше постійної Планка h, т. Е.

? А?В ? h = h / 2?.

Канонічно сполученими величинами є, наприклад, координати центру інерції системи q? і відповідна цій координаті компонента імпульсу р?; кут повороту системи навколо деякої осі ?z і проекція момент кількості руху на цю вісь lz і т. д. Відповідно

? q? ? р? ? h; ? ?z ? lz ? h.

Те ж відноситься до співвідношенню невизначеностей координати і імпульсу мікрочастинки, а також енергії і часу:

? рх ?х? h / 2; ? ру ?у? h / 2; ? рz ?z? h / 2; ? E?t ? h.

У літературі можна виділити три твердження, що відносяться до співвідношення невизначеностей Гейзенберга:

1. Співвідношення невизначеностей є наслідок пристрою природи, а не наслідок недосконалості вимірювальної техніки;

2. Зазначені співвідношення в принципі справедливі для всіх без винятку явищ;

3. У зв'язку з малістю постійної Планка h = 1,055 · 10-34 Дж · с співвідношення невизначеностей істотно проявляється тільки в мікросвіті і не проявляється макросвіті.

Всі три твердження невірні.

1. Якщо в мікро- і макросвіті для вимірювання використовувати мікрочастинки, наприклад, фотон, то застосування фотона для вимірювання в мікросвіті зробить істотний вплив на вимірюваний об'єкт через їх співмірності хоча б по масі. На макрооб'єкт фотон, звичайно ж, не зробить істотного впливу через неспівмірності мас. Однак, якщо для вимірювання положення макрооб'єктами приміряти подібний же макрооб'єкт, то тут також позначиться співвідношення невизначеностей, звичайно, при цьому величина, що стоїть в правій частині рівняння, буде вже не дорівнює постійної Планка, а буде значно більше її. Тому, в принципі, співвідношення невизначеностей може існувати скрізь, на будь-якому рівні організації матерії і ніякої специфіки мікросвіту в цьому питанні немає.

2. У зазначених співвідношеннях невизначеності Гейзенберга в правій частині нерівності варто постійна Планка h. Однак постійна Планка h = 2?h - це коефіцієнт пропорції-нальності в вираженні

E = h?,

де E и ? - енергія і частота фотона відповідно, т. е. постійна h має електромагнітну сутність і може відображати собою лише специфіку електромагнітних явищ. Однак поряд з електромагнітними взаємодіями одним з параметрів яких є постійна Планка, в природі існують, принаймні, ще три інших фундаментальних взаємодії - ядерні слабкі, ядерні сильні і гравітаційні. Останні відрізняються від електромагнітного по енергії взаємодії на 37 (!) Порядків.

Ядерні взаємодії якісно і кількісно значно відрізняються т електромагнетизму. Крім того, вони мають зовсім іншу фізичну природу, ніж електромагніт-тизм. Отже, немає жодних підстав вважати постійну Планка постійної для всіх видів взаємодії.

Співвідношення невизначеностей Гейзенберга, в яке входить постійна Планка, що має електромагнітну природу, можна вважати справедливим лише стосовно до електромагнітних і оптичних вимірів, в яких використовуються електромагнітні поля або оптичне випромінювання. Це співвідношення не можна використовувати, коли в основу вимірювань покладені не електромагнітні принципи. У той разі, мабуть, можна скласти нерівність, аналогічне співвідношенню невизначеності Гейзенберга, але в правій його частині вже не повинна стояти постійна Планка, а повинна перебувати інша величина, що характеризує той вид поля, який використаний для вимірювання. Якщо це, наприклад, гравітаційне поле, то справа виявиться величина, порядок якої буде відрізнятися в меншу сторону на ті ж 36 одиниць, т. Е. Все вимірювання можуть бути в принципі на 36 порядків точніше, ніж при вимірі електромагнітним способом, тому що вплив вимірювального приладу в цьому випадку виявиться на 36 порядків слабкіше. Правда, є деяка особливість в гравітаційних вимірах: ніхто ще не проводив таких вимірі на рівні мікросвіту, однак це зовсім не означає принципову неможливість таких вимірювань.

Немає жодних підстав вважати, що все кванти енергії, форми якої вже відомі і, тим більше, що ще невідомі, мають електромагнітну природу. Навпаки, кванти ядерних сил і гравітаційних полів, якщо тільки вони існують, обов'язково повинні мати не електромагнітну природу, отже, постійна Планка як величина, що характеризує електромагнітні взаємодії, не повинна мати відношення ні до ядерних взаємодій, ні до гравітації. Точно так же, якщо вимірювання будь-яких макрооб'єктів проводити за допомогою, скажімо, струменів газу, то тоді аналогом кванта буде величина, що характеризує енергію однієї молекули газу.

Зі сказаного випливає, що для точних вимірювань, як в макросвіті, так і в мікросвіті потрібно застосовувати поля, що володіє квантами енергії, незрівнянно малими в порівнянні з енергіями вимірюваних об'єктів. У мікросвіті для вивчення властивостей окремих мікрооб'єктів потрібно проводити вимірювання не електромагнітним способом, а іншим, якщо потрібно підвищувати точність вимірювання. Яким саме - поки може бути і невідомо, але неминуче існуючим або, принаймні, можливим, оскільки дроблення матерії безмежно, якщо і справді «... Електрон так само невичерпний, як і атом».

3. У твердженні, що співвідношення невизначеностей є пристрій природи, а не наслідок вимірювань, позначається прояв своєрідного гомоцентризм, навіть соліпсизму, відповідно до якого світ існує остільки, оскільки ми про це знаємо. Тут можна розглянути також деяку аналогію.

Якщо в якийсь електричної мережі є напруга або воно там відсутня, то це не залежить від того, знаємо ми про це чи не знаємо. Для цього може виявитися скільки завгодно причин, але тільки не наявність нашого знання про нього. Від того, виміряємо ми цю напругу чи ні, зміняться наші знання про наявність або відсутність цієї напруги, але саме ця напруга буде існувати в мережі або бути відсутнім там - абсолютно не залежить від факту вимірювання.

Теорія вимірів вчить: щоб не вносити в вимірювані величини значних похибок, потрібно мати вимірювальний прилад, вплив якого на результати вимірів не виходить за допустимі межі. Наприклад, напруга в електричному ланцюзі вимірюють вольтметром, який завжди спотворює вимірюється напруга, якщо спосіб вимірювання не компенсаційний. Щоб по можливості зменшити похибка вимірювання, потрібно застосовувати високоомні вольтметри, що відбирають мінімум енергії у джерела напруги. Чим менше енергії буде витрачено на вимірювання, тим менше буде спотворено вимірюється напруга. У всіх випадках вольтметр повинен бути таким, щоб яку вносить їм похибка була б менше допустимої. Щось аналогічне повинно бути забезпечено і при виконанні вимірювань параметрів мікрочастинки в мікросвіті - координат, імпульсу, моменту інерції, енергії і т. П

Найцікавіше, що навіть при не компенсаційних методах вимірювань, якщо відомі параметри мережі та параметри вольтметра, то завжди можна вирахувати за даними підключеного до мережі вольтметра, яка напруга в мережі буде, якщо вольтметр прибрати, т. Е. Ми можемо точно знати напруга в мережі за відсутності вимірювальної техніки, звичайно, після проведення вимірювань. Стосовно до явищ мікросвіту це означає, що вимірюваний об'єкт має і певний імпульс, і якусь координату, які теж існували, але які потім були спотворені вимірами. І якщо ми хочемо провести точні вимірювання, то повинні подбати про нові вимірювальних засобах, які спотворили б результати вимірювань тільки в допустимих межах.

Співвідношення невизначеностей Гейзенберга являє собою приклад абсолютизму досягнутих знань, в даному випадку абсолютизму квантової електромагнітної картини фізичних явищ мікросвіту. З існуючих трактувань співвідношення невизначеності Гейзенберга прямо випливає, що явища існують лише остільки, оскільки вони мають відображення в наших головах. Якщо перше положення є нехтування релятивізмом наших знань, абсолютизація досягнутого рівня знань, то друге - це чистісінький ідеалізм.

Що ж стосується абсолютизації досягнутого рівня, то з позицій релятивізму варто було б пам'ятати про те, що знання будуть нарощуватися, а, оскільки проникнення в глибини матерії не існує, то, навіть сповідуючи квантову концепцію, завжди можна сподіватися на відкриття нових, більш дрібних квантів інший , ніж електромагнітна, природи і, таким чином, на подальше просування вглиб матерії.

Про фізичну сутність хвильової функції | дифракція часток


Глава 3. Чим відрізняється квантова механіка від класичної? | Про деякі недоліки квантової механіки | Роль атомної моделі Резерфорда в становленні квантової механіки | Класична інтерпретація основних положень квантової механіки | Про хвилях де Бройля |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати