اصل عدم قطعیت چیست؟ در معاش روزانه، احتساب سرعت و جای جسمی متحرک آسوده میباشد. مثلا، درصورتیکه سرعت نخستین و پایانی جسمی و زمان فرصت تغییرو تحول سرعت را بدانیم، عجله تکان آن را به سادگی با به کار گیری از معادلههای جنبش بر خط راست به دست خوا هیم معلم خصوصی فیزیک در همدان آورد.
ولی در فیزیک کوانتوم، این محاسبات به جهت ارتباط ریاضی بنیادی به اسم اصل عدم قطعیت سرراست نخواهند بود.
این اصل به وسیله فیزیکدان آلمانی به اسم هایزنبرگ در سال ۱۹۲۷ فرمولبندی شد. بر پایه ی این اصل، فهمیدن مقدار ظریف سرعت و جای ذرهای مانند فوتون یا این که الکترون قابلیتپذیر وجود ندارد. هر اندازه راجع به جای ذره ظریفخیس باشیم، درباره ی سرعت آن کمتر خواهیم دانست.
به خواسته ادراک خوب ایده حکم دهنده بر اصل عدم قطعیت، موجکی را در استخری در لحاظ بگیرید. برای اندازهگیری سرعت این موجک، مسیر قلهها و درههای مختلفی را دنبال می کنیم. هر چه تعداد پیکها و قلههای عبوری بیشتر باشد، سرعت موجک را با تمرکز بیشتری اندازه خواهیم گرفت. ولی، در باب جای آن سخن کمتری برای بیان کردن داریم. جای موجک در بین قلهها و درههای آن پخش شدهاست. برعکس، در صورتیکه در ادامه یافتن جای ظریف یک کدام از پیکهای موج هستیم، می بایست نصیب کوچکی از موج را دنبال کنیم. به این ترتیب، داده ها متعددی در زمینه ی سرعت موج را از دست خوا هیم بخشید.
ترن هوایی علامت داده گردیده در تصویر تحت را در حیث بگیرید. زمانی کهاین ترن به قله می رسد، از آن عکس می گیریم. در سود، جای آن را می دانیم. ولی با داشتن عکس در باب سرعت تکان ترن اطلاعاتی نخواهیم داشت.
ترن هوایی در قله
وقتی که ترن به سمت تحت تکان مینماید، سرعت آن را بر حسب مجال اندازه می گیریم. البته راجع به جای آن داده ها پاره ای در اختیار داریم. اصل عدم قطعیت مبادلهای در بین دو متغیر کامل کننده مانند جای و سرعت میباشد.
قطار رو به تحت
این اصل در فیزیک کوانتوم نقش مهمی را انجام مینماید. چون به عبارتیسیرتکامل که در مطالب بالا اشاره شد ذراتی مانند الکترون ضمن خلق و خوی ذرهای، مانند موج نیز اخلاق و رفتار مینمایند. بیشتر اشخاص به هنگام تحقیق این اصل خطا مشترکی را مرتکب می گردند. اصل عدم قطعیت هایزنبرگ میگوید عدم قطعیت ذاتی در اندازهگیری متغیر ذره وجود دارااست. این عدم قطعیت به صورت معمول در ارتباط جای و تکانه یا این که انرژی و فرصت مشاهده می شود. این اصل، تئوری بنیادی در فیزیک کوانتوم میباشد و به جهت وجود آن نمیقدرت یکسری متغیر کوانتومی را هم زمان اندازهگیری کرد.
مقاله پیشنهادی: عدم قطعیت هایزنبرگ — به لهجه معمولی
نمونه اولیه اصل عدم قطعیت
عدم قطعیت در تکانه توپ فوتبالی که بوسیله علی با سرعت ۴۰ متر بر ثانیه پرتاب میشود موازی
1
×
1
0
−
6
1×10
−6
میباشد. عدم قطعیت جای توپ را به دست آورید. جرم توپ را موازی ۰/۴۰ کیلوگرم در حیث بگیرید.
جواب
با درک کردن سرعت و جرم توپ فوتبال، تکانه آن را به دست میاوریم:
p
=
m
v
=
(
0.40
k
g
)
(
40
m
s
)
=
16
k
g
m
s
p=mv
=(0.40 kg)(40
s
m
)
=16
s
kgm
برای عدم قطعیت تکانه داریم:
△
=
p
(
1
×
1
0
−
6
)
=
16
k
g
m
s
(
1
×
1
0
−
6
)
=
16
×
1
0
−
6
k
g
m
s
△=p (1×10
−6
)
=16
s
kg m
(1×10
−6
)
=16×10
−6
s
kg m
در حال حاضر عدم قطعیت در جای توپ را به دست می آوریم:
△
p
△
x
≥
h
4
π
△
x
≥
h
4
π
△
p
≥
6.626
×
1
0
−
34
J
s
4
π
(
16
×
1
0
−
6
k
g
m
s
≥
3.3
×
1
0
−
30
m
△p△x≥
4π
h
△x≥
4π△p
h
≥
4π(16×10
−6
s
kg m
6.626×10
−34
J s
≥3.3×10
−30
m
بهاین نکته اعتنا داشته باشید که
1
J
=
a
k
g
m
2
s
2
1 J=a
s
2
kg m
2
.
نمونه دوم اصل عدم قطعیت
شرایط یون کلر در مادهای معلوم با حداکثر خطایی موازی یک میکرومتر انتخاب میگردد. در شرایطیکه جرم این یون موازی
5.86
×
1
0
−
26
k
g
5.86×10
−26
kg
، اندازه خطای اندازهگیری سرعت را به دست آورید.
جواب
خطای اندازهگیری سرعت موازی میباشد با:
△
x
=
1
0
−
6
m
△x=10
−6
m
در سود، طبق ارتباط عدم قطعیت هایزنبرگ داریم:
△
X
×
△
m
V
≥
h
4
π
=
6.626
×
1
0
−
34
×
4
×
3.14
=
5.28
×
1
0
−
35
J
s
△
V
≥
h
4
π
△
x
≥
6.626
×
1
0
−
34
×
4
×
3.14
×
5.86
×
1
0
−
26
×
1
0
−
6
=
9.
×
1
0
−
4
m
s
−
1
△X×△mV≥h4π=6.626×10
−34
×4×3.14=5.28×10
−35
Js
△V≥h4π△x≥6.626×10
−34
×4×3.14×5.86×10
−26
×10
−6
=9.×10
−4
ms
−1
همین اصول در مقیاس تبارکتر