Співвідношення невизначеностей – фізика

Виявлення корпускулярних властивостей електромагнітних хвиль і хвильових властивостей частинок показало, що об’єкти мікросвіту підкоряються незвичайним законам. Ці закони абсолютно несподівані для нас, звиклих спостерігати за макроскопічними тілами.

Наша свідомість виробило деякі образи частки і хвилі, цілком придатні для опису об’єктів класичної фізики. Частинка – це маленький, локалізований у просторі згусток речовини. Хвиля – це розподілене (не локалізовано) в просторі коливальний процес. Як же ці поняття можуть поєднуватися в одному об’єкті (наприклад, в електроні)?

Уявити таке дійсно виходить з працею. Але що поробиш – це факт. Природа виявляється набагато багатше нашої уяви. У своєму повсякденному житті ми знаходимося дуже далеко від мікросвіту, і в звичному нам діапазоні макроскопічних тіл природа демонструє свої “крайні” прояви – у вигляді «тільки частинок» або «тільки хвиль». Ось чому корпускулярні і хвильові властивості представляються нам несумісними один з одним. Але насправді це не так: у мікросвіті виявляється, що один і той же об’єкт (наприклад, електрон) легко може володіти обома властивостями одночасно – немов людина, що володіє різними, несумісними на перший погляд рисами характеру.

Так, будучи часткою, електрон локалізований у просторі; але, будучи вільний, локалізована не в точці, а «розмазаний» по деякій області. Координати і швидкість електрона не можуть бути виміряні одночасно як завгодно точно. Невизначеність координати Дж і невизначеність відповідної проекції імпульсу дрх виявляються пов’язаними співвідношенням невизначеностей Гейзенберга.

Співвідношення невизначеностей (6.12) має фундаментальний характер – воно застосовується до будь-яких об’єктів природи. Чим точніше ми знаємо координати об’єкта (тобто чим меншою просторової області він локалізований), тим більше виходить розкид значень його імпульсу (тобто тим з більшою швидкістю об’єкт «готовий вилетіти» з цієї області). І навпаки, чим точніше ми знаємо імпульс об’єкта, тим менше у нас інформації про те, де цей об’єкт знаходиться.

Але якщо вже немає можливості одночасно точно виміряти координати і швидкість, то втрачає сенс поняття траєкторії руху об’єкта. Механіка Ньютона перестає працювати в мікросвіті і поступається місцем квантовій механіці.

Посилання на основну публікацію