Download - Principiul incertitudinii
Principiul incertitudinii
Principiul incertitudinii
Fizician german, nscut pe 5 decembrie 1901 i decedat la 1 februarie 1976.
n 1922 l ntlnete pe Niels Bohr, cu care colaboreaz, punnd bazele mecanicii cuantice.
n 1927 formuleaz PRINCIPIUL INCERTITUDINII, preciznd c determinarea poziiei i a impulsului unei particul conine erori.
n 1932 ia Premiul Nobel n Fizic pentru crearea mecanicii cuantice.
A condus programul pentru dezvoltarea armamentului nuclear n Germania nazist, dei la nceput a fost persecutat pentru c nva teoriile lui Einstein.
Citat reprezentativ: Nimic nu este cert.
Werner Karl Heisenberg
Enun i formul
Principiul incertitudinii afirm c nu se poate determina poziia i impulsul unui corp n mod perfect, deoarece nu exist un sistem ideal, perfect, de instrumente de msur, corpuri, observator i mediu.
Formula sa este:
x*p h/2
Unde h/2 este constanta lui Planck restrns, sau constanta lui Dirac,
x i p sunt deviaiile standard pentru poziie (x) i impuls (p)
Din formula oferit de Heisenberg se nelege c produsul deviaiilor standard este mrginit inferior de entropia sistemului, dei egalitatea nu poate fi atins niciodat n practic. Prin entropie nelegem gradul de dezordine al unui sistem, iar prin deviaiile standard nelegem marja de eroare acceptat pentru un rezultat obinut n urma unui experiment n aa fel nct rezultatul s fie recunoscut ca fiind valid.
Explicarea noiunilor
DEVIAIA STANDARD
Explicarea noiunilor
CONSTANTA DIRAC sau Constanta lui Planck redus
Constanta Dirac este egal cu raportul numeric dintre constanta lui Planck i o perioad de 2. n esen, constanta Dirac este un factor de conversie ntrefaz(n radiani) iaciune(n joule-secund).
Valoarea sa este de 1.0545715960.000000078 10-34 Js.
Datorit valorii sale att de mici, eroarea sugerat de principiul lui Heisenberg este neglijabil la scar macroscopic, ns are o importan deosebit la nivel atomic i subatomic.
Dualitatea und-corpuscul
Principiul incertitudinii al lui Heisenberg este o consecin a dualitii und-corpuscul. Dup un postulat al mecanicii cuantice, nici un fenomen fizic nu poate fi descris cu precizie ca und sau ca particul, ci mai degrab ca und-particul.
Amplitudinea undei asociate unei particule corespunde poziiei ei, iar lungimea de und este invers proporional cuimpulsul. Pentru a localiza unda astfel nct ea s aib o incertitudine a poziiei mic, este necesar s fie incorporate unde cu lungime foarte mic, corespunztoare unor impulsuri mari dup toate direciile, i astfel o incertitudine mare a impulsului.
Confuzia cu efectul de observator
Efectul de observator susine c prin observarea unui sistem, acesta se denatureaz, fiind exemplificat printr-un experiment imaginar numit Microscopul lui Heisenberg.
Experimentul const n msurarea poziiei unui electron i afirm c din necesitatea luminii pentru observare, noi intervenim asupra electronului i astfel modificm poziia sa cu o eroare, producndu-se incertitudinea cuantic.
Paradoxul EPRindic faptul c este greit ca principiul incertitudinii s fie vzut ca o msurare care afecteaz direct o particul. Acest "paradox" arat c o msurtoare poate fi efectuat asupra unei particule fr a o afecta direct, prin msurarea unei particule asociat acesteia i aflat la distan.
Generalizarea principiului
Principiul incertitudinii este un caz particular al ecuaiei Schrodinger. Din aceast cauz, el este valabil nu doar pentru poziie i impuls, ci i pentru:
Poziie unghiular i moment cinetic: *J h/2
Dou componente ortogonale ale momentului cinetic total: Ji*Jj h/2 * Jk
Numrul de electroni dintr-un superconductor i faza parametrului de ordine Landeau: N* 1
Disputele cu Einstein
Albert Einstein a contestat Principiul lui Heisenberg, iar disputele au avut loc ntre Bohr i Einstein i mai trziu, i Schrodinger.
n teoriile lui Einstein, putem tii cu exactitate poziia unui corp dac tim fiecare detaliu posibil, i astfel putem determina unde se va duce acel corp. Contradictoriu, Bohr i Heisenberg susin c toate determinrile sunt probabilistice i astfel pornind de la o poziie probabil, din cauza incertitudinii, nu putem prezice dect unde se va duce cel mai probabil un corp.
Ceea ce este susinut de principiu este c la nivelul elementar, universul fizic este o colecie de probabiliti sau poteniale.
Interpretri
Principiul lui Heisenberg a fost utilizat n filme SF de ctre consilierii tehnici. Printre exemple se afl serialul Star Trek: The Next Generation care a introdus compensatoarele Heisenberg pentru a stabiliza fictivele transportatoare.
Un alt exemplu este serialul Stargate: SG-1 n care un personaj explic c viitorul nu este predeterminat, iar posibilitile pot fi doar calculate.
Bibliografie
https://en.wikipedia.org
Articole: Principiul incertitudinii, Constanta lui Planck, Paradoxul lui Schrodingen
Fizic, volumul II, autori David Halliday, Robert Resnick, Editura Didactic i Pedagogic Bucureti, 1975
V mulumim pentru atenie!