የኳንተም ሜካኒክስ የማይክሮ ዓለሙን ነገሮች፣ በጣም የመጀመሪያ ደረጃ የቁስ አካላትን ይመለከታል። የእነሱ ባህሪ የሚወሰነው በፕሮባቢሊቲክ ህጎች ነው, በኮርፐስኩላር-ሞገድ ድብልታ መልክ ይገለጣል - ምንታዌነት. በተጨማሪም, በመግለጫቸው ውስጥ ጠቃሚ ሚና የሚጫወተው እንደ አካላዊ ድርጊት ባሉ መሠረታዊ መጠን ነው. ለዚህ መጠን የመጠን መለኪያን የሚያዘጋጀው የተፈጥሮ ክፍል የፕላንክ ቋሚ ነው። እንዲሁም ከመሠረታዊ አካላዊ መርሆዎች ውስጥ አንዱን - እርግጠኛ አለመሆንን ይቆጣጠራል. ይህ ቀላል የሚመስለው አለመመጣጠን ተፈጥሮ አንዳንድ ጥያቄዎቻችንን በአንድ ጊዜ መመለስ የምትችልበትን ተፈጥሯዊ ገደብ ያንፀባርቃል።
እርግጠኛ ያለመሆን ግንኙነትን ለማግኘት የሚያስፈልጉ ቅድመ ሁኔታዎች
በ1926 በ M. የተወለደው በሳይንስ ውስጥ የገባው የንዑሳን ሞገድ ተፈጥሮ ፕሮባቢሊቲክ ትርጓሜ ስለ እንቅስቃሴ ጥንታዊ ሀሳቦች በአቶሞች እና ኤሌክትሮኖች ሚዛን ላይ ለሚታዩ ክስተቶች የማይተገበሩ መሆናቸውን በግልፅ አመልክቷል። በተመሳሳይ ጊዜ, የማትሪክስ አንዳንድ ገጽታዎችመካኒኮች፣ በW. Heisenberg የኳንተም ዕቃዎችን የሂሳብ መግለጫ ዘዴ አድርገው የፈጠሩት፣ አካላዊ ትርጉማቸውን መግለፅ አስፈልጓል። ስለዚህ ይህ ዘዴ የሚሠራው በልዩ ሠንጠረዦች - ማትሪክስ በሚወከለው በተለዩ የእይታ ስብስቦች ነው ፣ እና ማባዛታቸው የማይለዋወጥ ባህሪ አለው ፣ በሌላ አነጋገር ፣ A×B ≠ B×A.
በማይክሮፓርተሎች አለም ላይ እንደተተገበረው ይህ እንደሚከተለው ሊተረጎም ይችላል፡የኦፕሬሽኖች ግቤቶች A እና Bን ለመለካት የሚደረጉት ውጤታቸው እንደ ቅደም ተከተላቸው ይወሰናል። በተጨማሪም, አለመመጣጠን ማለት እነዚህ መለኪያዎች በአንድ ጊዜ ሊለኩ አይችሉም. ሃይዘንበርግ በመለኪያ እና በማይክሮ ነገር ሁኔታ መካከል ያለውን ዝምድና ጥያቄ መርምሯል፣ የአስተሳሰብ ሙከራን በማዘጋጀት የትክክለኝነት ወሰንን በአንድ ጊዜ መለካት እንደ ሞመንተም እና አቀማመጥ (እንደነዚህ ያሉ ተለዋዋጮች ቀኖናዊ conjugate ይባላሉ)።
የእርግጠኝነት መርህ መቀረፅ
የሄይዘንበርግ ጥረት ውጤት በ1927 የተጠናቀቀው የጥንታዊ ፅንሰ-ሀሳቦች በኳንተም ዕቃዎች ላይ ተፈፃሚነት ላይ ያለው ገደብ ነበር፡ መጋጠሚያውን ለመወሰን ትክክለኛነት እየጨመረ በሄደ መጠን የፍጥነት መጠን ሊታወቅ የሚችልበት ትክክለኛነት ይቀንሳል። የተገላቢጦሹም እውነት ነው። በሒሳብ፣ ይህ ገደብ እርግጠኛ ባልሆነ ግንኙነት ውስጥ ተገልጿል፡ Δx∙Δp ≈ ሸ. እዚህ x መጋጠሚያው ነው፣ p ሞመንተም ነው፣ እና h የፕላንክ ቋሚ ነው። ሃይዘንበርግ በኋላ ግንኙነቱን አጣራ፡ Δx∙Δp ≧ ሸ. የ "ዴልታስ" ምርት - በመቀናጀት እና በፍጥነት ዋጋ ውስጥ ይሰራጫል - የተግባር መጠን ያለው "ከትንሹ" ያነሰ ሊሆን አይችልም.የዚህ መጠን ክፍል የፕላንክ ቋሚ ነው። እንደ ደንቡ የተቀነሰው የፕላንክ ቋሚ ħ=h/2π በቀመር ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል።
ከላይ ያለው ጥምርታ አጠቃላይ ነው። የሚሠራው ለእያንዳንዱ ጥንድ መጋጠሚያ - አካል (ፕሮጀክሽን) በተዛማጅ ዘንግ ላይ ብቻ መሆኑን ግምት ውስጥ ማስገባት ያስፈልጋል፡
- Δx∙Δpx ≧ ħ.
- Δy∙Δpy ≧ ħ.
- Δz∙Δpz ≧ ħ.
የሄይዘንበርግ አለመረጋጋት ዝምድና በአጭሩ እንደሚከተለው ሊገለፅ ይችላል፡ አንድ ቅንጣት የሚንቀሳቀስበት የጠፈር ክልል ባነሰ መጠን፣ የበለጠ እርግጠኛ ያልሆነው ግስጋሴው ነው።
የታሰበ ሙከራ በጋማ ማይክሮስኮፕ
ያገኘውን መርህ ለማሳያነት ሄይሰንበርግ ፎቶን በላዩ ላይ በመበተን የኤሌክትሮን አቀማመጥ እና ፍጥነት (በእሱም ሞመንተም) በዘፈቀደ በትክክል ለመለካት የሚያስችል ምናባዊ መሳሪያ አስቦ ነበር፡ ከሁሉም በኋላ። ማንኛውም ልኬት ወደ ቅንጣት መስተጋብር ድርጊት ይቀንሳል፣ ያለዚህ ቅንጣት በጭራሽ ሊገኝ አይችልም።
የመጋጠሚያዎችን ለመለካት ትክክለኝነትን ለመጨመር አጭር የሞገድ ርዝመት ያለው ፎቶን ያስፈልጋል፣ ይህ ማለት ትልቅ ሞመንተም ይኖረዋል ማለት ነው፣ ይህም ጉልህ ክፍል በሚበተንበት ጊዜ ወደ ኤሌክትሮን ይተላለፋል። ፎቶን በዘፈቀደ መንገድ ቅንጣቱ ላይ ስለሚበታተን ይህ ክፍል ሊታወቅ አይችልም (ምንም እንኳን ሞመንተም የቬክተር ብዛት ቢሆንም)። ፎቶን በትንሽ ሞመንተም የሚታወቅ ከሆነ ትልቅ የሞገድ ርዝመት አለው፣ስለዚህ የኤሌክትሮን መጋጠሚያው የሚለካው ጉልህ በሆነ ስህተት ነው።
የእርግጠኛ አለመሆን ግንኙነት መሰረታዊ ተፈጥሮ
በኳንተም መካኒኮች፣ የፕላንክ ቋሚ፣ ከላይ እንደተገለጸው፣ ልዩ ሚና ይጫወታል። ይህ መሠረታዊ ቋሚ በዚህ የፊዚክስ ቅርንጫፍ ውስጥ በሁሉም እኩልታዎች ውስጥ ተካትቷል። በሃይዘንበርግ እርግጠኛ አለመሆን ጥምርታ ቀመር ውስጥ መገኘቱ በመጀመሪያ እነዚህ እርግጠኛ ያልሆኑ ሁኔታዎች እራሳቸውን የሚያሳዩበትን መጠን ያሳያል ፣ እና በሁለተኛ ደረጃ ፣ ይህ ክስተት የመለኪያ ዘዴዎች እና ዘዴዎች አለፍጽምና ጋር የተገናኘ ሳይሆን ከቁስ ባህሪዎች ጋር የተቆራኘ መሆኑን ያሳያል ። እራሱ እና ሁለንተናዊ ነው።
በእውነቱ ቅንጣቱ አሁንም የተወሰነ የፍጥነት እና የማስተባበር እሴት ያለው ሊመስል ይችላል፣ እና የመለኪያው ተግባር በምስረታቸው ላይ የማይነቃነቅ ጣልቃ ገብነትን ያስተዋውቃል። ሆኖም ግን አይደለም. የኳንተም ቅንጣት እንቅስቃሴ ከአንድ ማዕበል ስርጭት ጋር የተቆራኘ ነው ፣ መጠኑም (ይበልጥ በትክክል ፣ የፍፁም እሴቱ ካሬ) በአንድ የተወሰነ ነጥብ ላይ የመሆን እድልን ያሳያል። ይህ ማለት የኳንተም ነገር በጥንታዊ አገባቡ ምንም አይነት አካሄድ የለውም ማለት ነው። የመንገዶች ስብስብ አለው ማለት እንችላለን, እና ሁሉም እንደ እድላቸው መጠን, በሚንቀሳቀሱበት ጊዜ ይከናወናሉ (ይህ የተረጋገጠው, ለምሳሌ በኤሌክትሮን ሞገድ ጣልቃገብነት ሙከራዎች).
የክላሲካል ትራጀክተር አለመኖር ፍጥነቱ እና መጋጠሚያው በአንድ ጊዜ በትክክለኛ እሴቶች የሚገለጽበት ቅንጣቢ ውስጥ እንደዚህ ያሉ ግዛቶች ከሌሉበት ጋር እኩል ነው። በእርግጥ ስለ "ርዝመቱ" መናገር ምንም ትርጉም የለውምበተወሰነ ጊዜ ሞገድ”፣ እና ፍጥነቱ ከሞገድ ርዝመቱ ጋር በዲ ብሮግሊ ግንኙነት p=h/λ ስለሚገናኝ፣ የተወሰነ ሞመንተም ያለው ቅንጣት የተወሰነ መጋጠሚያ የለውም። በዚህ መሰረት፣ ማይክሮ ነገሩ ትክክለኛ ቅንጅት ካለው፣ ፍጥነቱ ሙሉ በሙሉ ያልተወሰነ ይሆናል።
እርግጠኝነት እና እርምጃ በጥቃቅንና ማክሮ ዓለማት
የአንድ ቅንጣት አካላዊ እርምጃ የሚገለጸው በፕሮባቢሊቲ ሞገድ ደረጃ ከ Coefficient ħ=h/2π ጋር ነው። ስለሆነም ድርጊቱ የማዕበሉን ስፋት የሚቆጣጠረው ምዕራፍ እንደመሆኑ ከሁሉም ሊሆኑ ከሚችሉ አቅጣጫዎች ጋር የተቆራኘ ነው፣ እና ትዕዛዙን ከሚፈጥሩት መመዘኛዎች ጋር በተያያዘ ሊኖር የሚችለው እርግጠኛ አለመሆን በመሠረቱ ሊወገድ የማይችል ነው።
እርምጃ ከቦታ እና ፍጥነት ጋር ተመጣጣኝ ነው። ይህ እሴት በጊዜ ሂደት የተዋሃደ በኪነቲክ እና እምቅ ሃይል መካከል ያለው ልዩነት ሆኖ ሊወከል ይችላል። ባጭሩ፣ ድርጊት የአንድ ቅንጣት እንቅስቃሴ በጊዜ ሂደት እንዴት እንደሚለዋወጥ የሚለካበት መለኪያ ነው፣ እና በከፊል በጅምላነቱ ላይ የተመሰረተ ነው።
እርምጃው የፕላንክን ቋሚነት በጉልህ ከበለጠ፣በጣም የሚቻለው በዚህ የይግባኝ ስፋት መጠን የሚወሰነው ከትንሿ እርምጃ ጋር የሚዛመድ አካሄድ ነው። የሃይዘንበርግ እርግጠኛ አለመሆን ግንኙነት ፍጥነቱ ከጅምላ m እና ቬሎሲቲ ቪ፡ Δx∙Δvx ≧ ħ/m ጋር እኩል መሆኑን ከግምት ውስጥ በማስገባት ከተቀየረ ተመሳሳይ ነገርን በአጭሩ ይገልጻል። ወዲያውኑ የነገሩን ብዛት ሲጨምር እርግጠኛ ያልሆኑት ነገሮች እየቀነሱ እንደሚሄዱ እና የማክሮስኮፒክ አካላትን እንቅስቃሴ ሲገልጹ ክላሲካል ሜካኒኮች ተግባራዊ ይሆናሉ።
ሀይል እና ጊዜ
የእርግጠኝነት መርህ እንዲሁ የንጥረ ነገሮችን ተለዋዋጭ ባህሪያት ለሚወክሉ ሌሎች የተዋሃዱ መጠኖች የሚሰራ ነው። እነዚህ በተለይም ጉልበት እና ጊዜ ናቸው. እንዲሁም፣ ቀደም ሲል እንደተገለፀው ድርጊቱን ይወስናሉ።
የኃይል-ጊዜ አለመረጋጋት ግንኙነት ΔE∙Δt ≧ ħ ቅርፅ ያለው ሲሆን የንጥረ ኢነርጂ እሴት ΔE ትክክለኛነት እና ይህ ጉልበት የሚገመተው የጊዜ ክፍተት Δt እንዴት እንደሚዛመዱ ያሳያል። ስለዚህ፣ ቅንጣት በተወሰነ ጊዜ ውስጥ በጥብቅ የተገለጸ ሃይል ሊኖረው ይችላል ብሎ መከራከር አይቻልም። የምንመረምረው ክፍለ ጊዜ ባጠረ ቁጥር ቅንጣቢው ሃይል በትልቅ መጠን ይለዋወጣል።
በአተም ውስጥ ያለ ኤሌክትሮን
እርግጠኛ ያልሆነውን ግንኙነት በመጠቀም የኢነርጂ ደረጃውን ስፋት ለምሳሌ የሃይድሮጅን አቶም ማለትም በውስጡ ያለውን የኤሌክትሮን ኢነርጂ እሴቶች መስፋፋት መገመት ይቻላል። በመሬት ውስጥ, ኤሌክትሮኖን ዝቅተኛው ደረጃ ላይ በሚሆንበት ጊዜ, አቶም ላልተወሰነ ጊዜ ሊኖሩ ይችላሉ, በሌላ አነጋገር, Δt→∞ እና, በዚህ መሠረት, ΔE ዜሮ እሴትን ይወስዳል. በአስደሳች ሁኔታ ውስጥ፣ አቶም የሚቆየው በ10-8 s ቅደም ተከተል ለተወሰነ ጊዜ ብቻ ነው፣ ይህ ማለት የኢነርጂ እርግጠኛ አለመሆን ΔE=ħ/Δt ≈ (1, 05) ∙10- 34 J∙s)/(10-8s) ≈ 10-26 J ፣ ይህም ወደ 7∙10 -8 ኢቪ ነው። የዚህ መዘዝ የፎቶን Δν=ΔE/ħ ድግግሞሽ እርግጠኛ አለመሆን ነው, እሱም እራሱን እንደ አንዳንድ የእይታ መስመሮች መገኘት ያሳያል.ብዥታ እና የተፈጥሮ ስፋት የሚባለው።
እኛም በቀላል ስሌቶች እርግጠኛ ያለመሆንን ግንኙነት በመጠቀም የኤሌክትሮን መጋጠሚያዎች በእንቅፋት ውስጥ ባለ ቀዳዳ ውስጥ የሚያልፉበትን ስፋት እና የአቶም ትንሹን መጠን እና ዋጋን መገመት እንችላለን። ዝቅተኛው የኃይል ደረጃ. በW. Heisenberg የተገኘው ሬሾ ብዙ ችግሮችን ለመፍታት ይረዳል።
የርግጠኝነት መርህ የፍልስፍና ግንዛቤ
እርግጠኛ ያልሆኑ ነገሮች መኖራቸው በጥቃቅን ኮስም ውስጥ እየነገሰ ነው ስለተባለው ፍፁም ትርምስ ማስረጃ ሆኖ ብዙውን ጊዜ በስህተት ይተረጎማል። ነገር ግን የእነሱ ሬሾ ፈጽሞ የተለየ ነገር ይነግሩናል፡ ሁል ጊዜ በጥንድ ሲናገሩ፣ አንዳቸው በሌላው ላይ ፍፁም ተፈጥሯዊ ገደብ የሚጥሉ ይመስላሉ።
ጥምርታ፣ የተለዋዋጭ መለኪያዎች እርግጠኛ አለመሆንን እርስ በርስ የሚያገናኘው፣ የሁለት - ኮርፐስኩላር - ሞገድ - የቁስ ተፈጥሮ ተፈጥሯዊ ውጤት ነው። ስለዚህ የኳንተም መካኒኮችን መደበኛነት ለመተርጎም በ N. Bohr የቀረበው ሀሳብ መሠረት ሆኖ አገልግሏል - የማሟያ መርህ። ስለ ኳንተም ዕቃዎች ባህሪ ሁሉንም መረጃ የምናገኘው በማክሮስኮፒክ መሳሪያዎች ብቻ ነው ፣ እና በጥንታዊ ፊዚክስ ማዕቀፍ ውስጥ የተገነባውን የፅንሰ-ሀሳብ መሳሪያ ለመጠቀም መገደዳችን የማይቀር ነው። ስለዚህ, የእነዚህን ነገሮች ሞገድ ባህሪያት, ወይም ኮርፐስኩላር የሆኑትን, ግን ሁለቱንም በአንድ ጊዜ ለመመርመር እድሉ አለን. በዚህ ሁኔታ, እርስ በርስ እንደ ተደጋጋፊ እንጂ እንደ ተቃርኖ ልንቆጥራቸው ይገባል. ለጥርጣሬ ግንኙነት ቀላል ቀመርየኳንተም ሜካኒካል እውነታን በቂ መግለጫ ለማግኘት የማሟያ መርህን ማካተት ወደሚያስፈልግበት ድንበሮች ይጠቁመናል።
