Hva er Heisenberg Usikkerhetsprinsipp?

Hva er Heisenberg Usikkerhetsprinsipp?
Anonim

Det står at visse faktorer i et fenomen er komplementære: Hvis du vet mye om en av faktorene, vet du lite om de andre.

Heisenberg snakket om dette i sammenheng med en partikkel med en viss fart og plassering. Hvis du kjenner hastigheten veldig nøyaktig, vet du ikke mye om partikkelenes plassering. Det virker også omvendt: Hvis du vet nøyaktig hvor en partikkel befinner seg, kan du ikke nøyaktig beskrive partikkelens hastighet.

(Kilde: Det jeg husker fra kjemi klasse. Jeg er ikke helt sikker på om dette er riktig.)

For en kvantemekanisk (itty-bitty / subatomic) partikkel som en elektron, vil Heisenberg Usikkerhetsprinsipp gjelder på en betydelig måte for å hevde at:

#color (blå) (sigma_xsigma_p> = h / (4pi)) #

Hva dette sier er at produktet av stillingens standardavvik # Sigma_x # og momentum er standardavvik # Sigma_p # er for betydelig stor å gjøre selvsikker dommer om elektronikkens statistikk når produktet # Sigma_xsigma_p # er over # (6.626xx10 ^ (- 34) "J" * "s") / (4pi) #.

Dette er hovedoppgaven --- det Jo mer nøyaktig du kjenner posisjonen til et elektron, jo mindre nøyaktig vet du dens momentum, og vice versa.

Eller det kan du si Du kan ikke observere begge samtidig med god sikkerhet.

Alene, de kan være under # H / (4pi) #, men multiplisert, de kan ikke være. Dette beskriver hvorfor du kan observere en om gangen.

For elektronen bruker en "Partikkel i en boks"modell (elektron / partikkel i et kjemisk system / eske), for eksempel er det bestemt at:

#color (grønn) (sigma_xsigma_p = farge (blå) (h / (4pi)) sqrt ((n ^ 2pi ^ 2 / 3-2)) #

hvor # N # er det prinsipielle kvante nummeret du lærte i generell kjemi, og # H # er Planck konstant som vanlig.

Du kan fortelle det med laveste verdi ved å bruke #n = 1 # (de lavest energinivå og beste mulig kvantemekanisk tilstand), vi fortsatt tilfredsstill tilstanden:

# farge (blå) (sigma_xsigma_p) = h / (4pi) sqrt ((pi ^ 2) / 3-2) farge (blå) (> = h / (4pi)) #

siden:

# sqrt ((pi ^ 2) / 3 - 2) ~~ 1,136> 1 #

I kontrast er usikkerhetene for normale gjenstander som baseballs og basketballer så lave at vi med god sikkerhet kan si hva deres posisjoner og momenta er, hovedsakelig på grunn av deres størrelse, noe som gir dem ubetydelige bølgekarakteristikker.