khalilkarami
28th January 2015, 01:22 PM
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ
از نظر فیزیک کلاسیک، با داشتن شرایط اولیه و نیروهایی که بر یک سامانه وارد می شوند رفتار بعدی (مسیر یکتای آن) این سامانه فیزیکی را می توان دقیفا تعیین کرد. یعنی اگر مکان اولیه، سرعت اولیه و همه نیروهای وارد بر ذره معلوم باشند، با استفاده از قانون دوم نیوتن، مکان و سرعت به طور یکتا مشخص می شوند.بنابراین فیزیک کلاسیک کاملا قابل تعیین است. آیا این دیدگاه قابل تعیین بودن، در مورد دنیای میکرو فیزیکی نیز معتبر است؟
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/01/hei1.jpg
به گزارش بیگ بنگ، چون یک ذره در مکانیک کوانتومی به وسیله یک تابع موج متناظر با موج ذره نمایش داده می شود و چون تابع موج نمی تواند جایگزین شده باشد، در نتیجه یک ذره میکروسکوپی تا حدی در فضا گسترده است که برخلاف ذرات کلاسیکی نمی تواند در فضا جایگزین شده باشد. بنابراین، مفاهیم کلاسیکی مکان دقیق، اندازه حرکت دقیق و مسیر یکتای ذره در مقیاس میکروسکوپی معنایی ندارند، این نکات اساس اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را تشکیل می دهد. این اصل می گوید گرچه اندازه گیری اندازه حرکت یا مکان ذره به طور دقیق امکان پذیر است، اما اندازه گیری این دو مشاهده پذیر به طور همزمان با دقت دلخواه امکان پذیر نیست. یعنی که نمی توانیم یک ذره میکروسکوپی را بدون دادن یک اندازه حرکت بزرگ به آن جایگزین کنیم، مکان این ذره را نمی توان بدون مختل کردن آن اندازه گیری کرد.روشی برای چنین اندازه گیری دقیقی وجود ندارد، چون اندازه ی حرکت به ناچار تغییر می کند. برای فهم این مطلب، اندازه گیری مکان یک جسم ماکروسکوپی(مانند یک اتومبیل) و یک جسم میکروسکوپی (مانند یک الکترون) را در نظر بگیرید. از طرفی برای تعیین مکان یک جسم ماکروسکوپی، لازم است که آن را به سادگی مشاهده کنید، نوری که به آن برخورد می کند و به سمت آشکارساز (چشم های شما یا یک وسیله ی اندازه گیری دیگر) بازتاب می کند، نمی تواند اثر قابل ملاحظه ای روی حرکت این جسم داشته باشد. از طرف دیگر برای اندازه گیری موقعیت یک الکترون در اتم، ناچارید که از تابشی با طول موج خیلی کوتاه هم اندازه ی اتم استفاده کنید. انرژی این تابش به حدی است که می تواند اندازه حرکت الکترون را به طور قابل ملاحظه ای تغییر دهد، صرف مشاهده الکترون، حرکت آن را بقدری تغییر می دهد که می تواند آن را از مدارش خارج کند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/01/Heisenberg-1024x640.jpg
بنابراین تعیین مکان و اندازه حرکت بطور همزمان با هر دقت دلخواه امکان پذیر نیست؛ چون همه پدیده های کوانتومی با موج ها توصیف می شوند، انتخابی نداریم جز این که محدودیت خود را در توانایی اندازی گیری همزمان دو متغیر مکمل بپذیریم. اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را می توان به هر جفتی از متغیرهای دینامیکی مکمل تعمیم داد: این غیرممکن است که وسیله ای آزمایشگاهی تهیه کرد تا بتواند به طور همزمان دو متغیر مکمل را با دقتی دلخواه اندازه گیری کرد. می بینیم که در تضاد کامل با فیزیک کلاسیک، مکانیک کوانتومی نظریه ای کاملا غیر قابل تعیین است. پرسش درباره ی مکان و اندازه حرکت یک الکترون، جواب مشخصی ندارد، تنها یک جواب احتمالی مقدور است.طبق اصل عدم قطعیت اگر موقعیت یک سامانه کوانتومی به خوبی تعریف شده باشد،اندازه حرکت ان به طور کامل تعیین نشده خواهد بود.بدین معنا،اصل عدم قطعیت هایزنبرگ آشکارا یکی از خط های قرمز مفاهیم فیزیک کلاسیک را زیر پا می گذارد: طبیعت قابل تعیین مکانیک نیوتنی.این حد به راه و روش اندازه گیری وضعیت و سرعت ذره بستگی ندارد و مستقل از نوع ذره می باشد: اصل عدم قطعیت هایزنبرگ خاصیت بنیادین و گریز ناپذیر جهان است. اصل عدم قطعیت متضمن تاثیری ژرف در نگرش بشریت به جهان بود. حتی پس از این همه سال، تاثیرات آن از سوی فیلسوفان بسیاری کاملا مورد ارزیابی قرار نگرفته است و هنوز موضوع مناقشه فراوان می باشد. اصل عدم قطعیت مُهر پایانی بود بر رویای لاپلاس مبنی بر وجود تئوری علمی و مدلی یکسره جبرگرا از جهان!
منبع : بیگ بنگ
از نظر فیزیک کلاسیک، با داشتن شرایط اولیه و نیروهایی که بر یک سامانه وارد می شوند رفتار بعدی (مسیر یکتای آن) این سامانه فیزیکی را می توان دقیفا تعیین کرد. یعنی اگر مکان اولیه، سرعت اولیه و همه نیروهای وارد بر ذره معلوم باشند، با استفاده از قانون دوم نیوتن، مکان و سرعت به طور یکتا مشخص می شوند.بنابراین فیزیک کلاسیک کاملا قابل تعیین است. آیا این دیدگاه قابل تعیین بودن، در مورد دنیای میکرو فیزیکی نیز معتبر است؟
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/01/hei1.jpg
به گزارش بیگ بنگ، چون یک ذره در مکانیک کوانتومی به وسیله یک تابع موج متناظر با موج ذره نمایش داده می شود و چون تابع موج نمی تواند جایگزین شده باشد، در نتیجه یک ذره میکروسکوپی تا حدی در فضا گسترده است که برخلاف ذرات کلاسیکی نمی تواند در فضا جایگزین شده باشد. بنابراین، مفاهیم کلاسیکی مکان دقیق، اندازه حرکت دقیق و مسیر یکتای ذره در مقیاس میکروسکوپی معنایی ندارند، این نکات اساس اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را تشکیل می دهد. این اصل می گوید گرچه اندازه گیری اندازه حرکت یا مکان ذره به طور دقیق امکان پذیر است، اما اندازه گیری این دو مشاهده پذیر به طور همزمان با دقت دلخواه امکان پذیر نیست. یعنی که نمی توانیم یک ذره میکروسکوپی را بدون دادن یک اندازه حرکت بزرگ به آن جایگزین کنیم، مکان این ذره را نمی توان بدون مختل کردن آن اندازه گیری کرد.روشی برای چنین اندازه گیری دقیقی وجود ندارد، چون اندازه ی حرکت به ناچار تغییر می کند. برای فهم این مطلب، اندازه گیری مکان یک جسم ماکروسکوپی(مانند یک اتومبیل) و یک جسم میکروسکوپی (مانند یک الکترون) را در نظر بگیرید. از طرفی برای تعیین مکان یک جسم ماکروسکوپی، لازم است که آن را به سادگی مشاهده کنید، نوری که به آن برخورد می کند و به سمت آشکارساز (چشم های شما یا یک وسیله ی اندازه گیری دیگر) بازتاب می کند، نمی تواند اثر قابل ملاحظه ای روی حرکت این جسم داشته باشد. از طرف دیگر برای اندازه گیری موقعیت یک الکترون در اتم، ناچارید که از تابشی با طول موج خیلی کوتاه هم اندازه ی اتم استفاده کنید. انرژی این تابش به حدی است که می تواند اندازه حرکت الکترون را به طور قابل ملاحظه ای تغییر دهد، صرف مشاهده الکترون، حرکت آن را بقدری تغییر می دهد که می تواند آن را از مدارش خارج کند.
http://bigbangpage.com/wp-content/uploads/2015/01/Heisenberg-1024x640.jpg
بنابراین تعیین مکان و اندازه حرکت بطور همزمان با هر دقت دلخواه امکان پذیر نیست؛ چون همه پدیده های کوانتومی با موج ها توصیف می شوند، انتخابی نداریم جز این که محدودیت خود را در توانایی اندازی گیری همزمان دو متغیر مکمل بپذیریم. اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را می توان به هر جفتی از متغیرهای دینامیکی مکمل تعمیم داد: این غیرممکن است که وسیله ای آزمایشگاهی تهیه کرد تا بتواند به طور همزمان دو متغیر مکمل را با دقتی دلخواه اندازه گیری کرد. می بینیم که در تضاد کامل با فیزیک کلاسیک، مکانیک کوانتومی نظریه ای کاملا غیر قابل تعیین است. پرسش درباره ی مکان و اندازه حرکت یک الکترون، جواب مشخصی ندارد، تنها یک جواب احتمالی مقدور است.طبق اصل عدم قطعیت اگر موقعیت یک سامانه کوانتومی به خوبی تعریف شده باشد،اندازه حرکت ان به طور کامل تعیین نشده خواهد بود.بدین معنا،اصل عدم قطعیت هایزنبرگ آشکارا یکی از خط های قرمز مفاهیم فیزیک کلاسیک را زیر پا می گذارد: طبیعت قابل تعیین مکانیک نیوتنی.این حد به راه و روش اندازه گیری وضعیت و سرعت ذره بستگی ندارد و مستقل از نوع ذره می باشد: اصل عدم قطعیت هایزنبرگ خاصیت بنیادین و گریز ناپذیر جهان است. اصل عدم قطعیت متضمن تاثیری ژرف در نگرش بشریت به جهان بود. حتی پس از این همه سال، تاثیرات آن از سوی فیلسوفان بسیاری کاملا مورد ارزیابی قرار نگرفته است و هنوز موضوع مناقشه فراوان می باشد. اصل عدم قطعیت مُهر پایانی بود بر رویای لاپلاس مبنی بر وجود تئوری علمی و مدلی یکسره جبرگرا از جهان!
منبع : بیگ بنگ