Принцип невизначеності Гейзенберга в квантовій механіці
Принципи невизначеності Гейзенберга є однією з проблем квантової механіки, однак перш ми звернемося до розвитку фізичної науки в цілому. Ще наприкінці XVII століття Ісааком Ньютоном була закладена сучасна класична механіка. Саме він сформулював і описав її основні закони, за допомогою яких можна передбачити поведінку оточуючих нас тіл. До кінця XIX століття ці положення здавалися непорушними і застосовними до всіх законам природи. Завдання фізики як науки, здавалося, були вирішені.
Порушення законів Ньютона і народження квантової механіки
Але, як з'ясувалося, на той момент про властивості Всесвіту було відомо значно менше, ніж здавалося. Першим каменем, які порушили стрункість класичної механіки, стало непокору її законам поширення світлових хвиль. Таким чином, зовсім молода на той момент наука електродинаміка була змушена виробити зовсім інший звід правил. А для фізиків-теоретиків виникла проблема: як привести дві системи до єдиного знаменника. До речі, наука і сьогодні працює над її вирішенням.
Міф про всеосяжну ньютонівської механіці був остаточно зруйнований з більш глибоким вивченням будови атомів. Британець Ернест Резерфорд виявив, що атом не є неподільною часткою, як вважалося раніше, а сам має у своєму складі нейтрони, протони й електрони. Більш того, їх поведінка також абсолютно не в'язалося з постулатами класичної механіки. Якщо в макросвіті гравітація в значній мірі визначає природу речей, то в світі квантових частинок вона є вкрай малою силою взаємодії. Так були закладені основи квантової механіки, в якій теж діяли власні аксіоми. Одним з показових відмінностей цих найдрібніших систем від звичного нам світу став принцип невизначеності Гейзенберга. Він наочно продемонстрував необхідність відмінного підходу до цих систем.
Принцип невизначеності Гейзенберга
У першій чверті XX століття квантова механіка здійснювала свої перші кроки, а фізики всього світу лише усвідомлювали, що ж випливає для нас з її положень, і які вона відкриває перспективи. Німецький фізик-теоретик Вернер Гейзенберг свої знамениті принципи сформулював в 1927 р Полягають принципи Гейзенберга в тому, що неможливо прорахувати одночасно і просторове положення, і швидкість квантового об'єкта. Основною причиною цьому є той факт, що при вимірюванні ми вже впливаємо на вимірювану систему, тим самим порушуючи її. Якщо в знайомому нам макросвіті ми оцінюємо об'єкт, то, кидаючи на нього навіть погляд, ми бачимо відображення світла від нього.
Але принцип невизначеності Гейзенберга говорить про те, що хоч в макросвіті світло ніяк не впливає на вимірюваний об'єкт, а у випадку з квантовими частинками фотони (або будь-які інші похідні виміру) роблять значний вплив на частинку. При цьому цікаво відзначити, що окремо швидкість або окремо положення тіла в просторі квантова фізика виміряти цілком може. Але чим більш точними будуть наші свідчення швидкості, тим менше нам буде відомо про просторове положення. І навпаки. Тобто принцип невизначеності Гейзенберга створює відомі складності в прогнозі поведінки квантових частинок. Буквально це виглядає так: вони змінюють свою поведінку, коли ми намагаємося за ними спостерігати.
