Прынцып нявызначанасці Вернера Гейзенберга

Прынцып нявызначанасці ляжыць у плоскасці квантавай механікі, аднак каб паўнавартасна разабраць яго, звернемся да развіцця фізікі ў цэлым. Ісаак Ньютан і Альберт Эйнштэйн, мабыць, самыя вядомыя фізікі ў гісторыі чалавецтва. Першы яшчэ ў канцы XVII стагоддзя сфармуляваў законы класічнай механікі, якой падпарадкоўваюцца ўсе цела, навакольныя нас, планеты, падуладныя інэрцыі і гравітацыі. Развіццё законаў класічнай механікі прывяло навуковы свет да канца XIX стагоддзя да меркавання пра тое, што ўсе асноўныя законы прыроды ўжо адкрыты, і чалавек можа растлумачыць любая з'ява ў Сусвеце.

Тэорыя адноснасці Эйнштэйна

Як аказалася, на той момант была выяўленая толькі вярхушка айсберга, далейшыя пошукі падкінулі навукоўцам новыя, зусім неверагодныя факты. Так, у пачатку XX стагоддзя было выяўлена, што распаўсюджванне святла (які мае канчатковую хуткасць у 300 000 км / с) ніяк не падпарадкоўваецца законам ньютоновской механікі. Згодна з формулах Ісаака Ньютана, у выпадку калі цела або хваля выпускае рухаюцца крыніцай, яго хуткасць будзе роўная суме хуткасці крыніцы і ўласнай. Аднак хвалевыя ўласцівасці часціц мелі іншую прыроду. Шматлікія вопыты з імі прадэманстравалі, што ў электрадынаміцы, малады на той момант навуцы, працуе цалкам іншы набор правілаў. Яшчэ тады Альберт Эйнштэйн сумесна з нямецкім фізікам-тэарэтыкам Максам Планкам ўвялі сваю знакамітую тэорыю адноснасці, якая апісвае паводзіны фатонаў. Аднак для нас цяпер важная не столькі яе сутнасць, колькі той факт, што ў гэты момант была выяўлена прынцыповая несумяшчальнасць двух абласцей фізікі, сумясціць якія, дарэчы, навукоўцы спрабуюць і дагэтуль.

Нараджэнне квантавай механікі

Канчаткова разбурыла міф аб ўсёабдымнай класічнай механіцы вывучэнне будовы атамаў. Досведы Эрнэста Рэзерфорда ў 1911 году прадэманстравалі, што атам мае ў сваім складзе яшчэ больш дробныя часціцы (названыя пратонамі, нейтронах і электронамі). Больш за тое, яны таксама адмаўляліся ўзаемадзейнічаць па законах Ньютана. Вывучэнне гэтых драбнюткіх часціц і спарадзіла новыя для вучонага свету пастулаты квантавай механікі. Такім чынам, магчыма, канчатковае разуменне Сусвету ляжыць не толькі і не столькі ў вывучэнні зорак, а ў вывучэнні драбнюткіх часціц, якія даюць найцікавую карціну свету на мікраўзроўні.

Прынцып нявызначанасці Гейзенберга

У 1920-я гады квантавая механіка рабіла свае першыя крокі, а навукоўцы толькі
ўсведамлялі, што ж з яе выцякае для нас. У 1927 году нямецкі фізік Вернер Гейзенберг сфармуляваў свой знакаміты прынцып нявызначанасці, які дэманструе адно з галоўных адрозненняў мікрасвету ад прывычнага нам акружэння. Складаецца ён у тым, што немагчыма вымераць адначасова хуткасць і прасторавае становішча квантавага аб'екта ўжо таму, што пры вымярэнні мы аказваем на яго ўздзеянне, бо і само вымярэнне таксама ажыццяўляецца з дапамогай квантаў. Калі зусім банальна: ацэньваючы аб'ект у макрасвет, мы бачым адлюстраваны ад яго святло і на падставе гэтага робім высновы пра яго. Але ў квантавай фізіцы ўжо ўздзеянне светлавых фатонаў (або іншых вытворных вымярэння) аказвае ўплыў на аб'ект. Такім чынам, прынцып нявызначанасці выклікаў зразумелыя складанасці ў вывучэнні і прадказанні паводзін квантавых часціц. Пры гэтым, што цікава, можна вымяраць асобна хуткасць або асобна становішча цела. Але калі мы будзем вымяраць адначасова, то чым вышэй будуць нашы дадзеныя аб хуткасці, тым менш мы будзем ведаць пра сапраўдны стан, і наадварот.