John Gribbin W poszukiwaniu kota Schrodingera

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
.105Sens nieoznaczonościTe zaskakujące wnioski zostały opublikowane w Zeitschrift f�r Physik" w 1927 roku.Dirac,Bohr i inni teoretycy obeznani z nowymi równaniami mechaniki kwantowej natychmiast docenilidoniosłe znaczenie konkluzji Heisenberga, ale większość doświadczalników pojęła je dosyćopacznie jako zakwestionowanie ich umiejętności eksperymentalnych.Traktując pracęHeisenberga jako stwierdzenie, że eksperymenty nie są dostatecznie dokładne, aby zmierzyćrównocześnie położenie i pęd, próbowali przedstawić doświadczalne dowody przeciwko niej.Wysiłki te były oczywiście chybione, gdyż Heisenberg nie to miał na myśli.Nieporozumienie to wciąż się pojawia, jeszcze w dzisiejszych czasach, częściowo dlatego, żesama idea nieoznaczoności jest często niewłaściwie przedstawiana.Heisenberg dla zilustrowaniaswej koncepcji posłużył się wyimaginowaną obserwacją elektronu.Aby cokolwiek zobaczyć,musimy obiekt obserwacji zbombardować (oświetlić) fotonami, które następnie trafiają do naszegooka.Fotony nie poruszą w widoczny sposób obiektu o rozmiarach domu, więc nie należy sięspodziewać, że akt obserwacji domu może zmienić jego fizyczne parametry.W przypadkuelektronu jest jednak zupełnie inaczej.Po pierwsze, elektron jest bardzo mały, więc musimy użyćfali elektromagnetycznej o małej długości, aby - za pomocą aparatury doświadczalnej - w ogóle gozobaczyć.Takie promieniowanie gamma ma bardzo dużą energię.Foton gamma, który odbije sięod elektronu (i następnie zostanie zarejestrowany przez aparaturę), zasadniczo zmieni jegopołożenie i pęd.Jeżeli elektron znajduje się w atomie, sam akt obserwacji za pomocą mikroskopuna promienie gamma może wyrzucić elektron całkowicie poza atom.Wszystko to jest prawdą w tym sensie, że daje nam ogólne pojęcie o niemożliwościprecyzyjnego zmierzenia położenia i pędu elektronu.Jednak zasada nieoznaczoności mówi, że -zgodnie z podstawowym równaniem mechaniki kwantowej - nie istnieje nic takiego jak elektron,który ma równocześnie dokładnie określony pęd i dokładnie określone położenie.Niesie to bardzo daleko idące konsekwencje.Heisenberg w swojej publikacji w Zeitschrift f�rPhysik" stwierdził: Jest regułą, że nie możemy znać wszystkich szczegółów".W tym miejscuteoria kwantowa odcina się od determinizmu klasycznych pojęć.Według Newtona możnaprzewidzieć całą przyszłość, jeśli tylko zna się położenie i pęd każdej cząstki we wszechświecie.Według współczesnego fizyka jest to pomysł pozbawiony sensu, gdyż nie znamy dokładniepołożenia i pędu nawet j e d n e j cząstki.Ten sam wniosek wynika z wszystkich wersji równańkwantowych - mechaniki falowej, macierzy Heisenberga-Borna-Jordana, liczb q Diraca.MetodaDiraca, który starannie unika jakichkolwiek fizycznych analogii ze światem codziennegodoświadczenia, wydaje się w tym kontekście najlepsza.Faktycznie Dirac był bardzo bliskoodkrycia relacji nieoznaczoności jeszcze przed Heisenbergiem.W pracy opublikowanej w Proceedings of the Royal Society" w grudniu 1926 roku zwrócił uwagę, że w teorii kwantowej niejest możliwa odpowiedz na żadne pytanie dotyczące wartości zarówno q, jak i p, aczkolwiek106 można się spodziewać, że jest możliwa odpowiedz na pytania, w których tylko q albo tylko p mająokreślone wartości liczbowe".Filozofowie dopiero w latach trzydziestych zajęli się konsekwencjami relacji nieoznaczoności dlazasady przyczynowości (która mówi, że każde zdarzenie ma za przyczynę jakieś inne określonezdarzenie) oraz dla zagadki przewidywania przyszłości.Tymczasem niektórzy wpływowi ekspercizaczęli uczyć teorii kwantowej, wychodząc od relacji nieoznaczoności, pomimo że zostały onewyprowadzone z podstawowych równań mechaniki kwantowej.Głównym inicjatorem tego trendubył prawdopodobnie Wolfgang Pauli.Napisane przez niego hasło, poświęcone teorii kwantowej,dla dużej encyklopedii zaczyna się od zasady nieoznaczoności, a jego kolega, Herman Weyl, podwpływem Pauliego rozpoczął swój podręcznik Theory of Groups and Quantum Mechanics72 wpodobny sposób.Ukazał się on po niemiecku w 1928 roku, a w tłumaczeniu na język angielski wroku 1931, i razem z artykułem Pauliego narzucił standard dla całej generacji podręczników.Kształceni na tych tekstach studenci z czasem sami zostawali profesorami i przekazywali ten samstyl nauczania następnym pokoleniom.W rezultacie studenci dzisiejszych uniwersytetów sąnajczęściej wprowadzani w mechanikę kwantową poprzez relacje nieoznaczoności73.W historii fizyki jest to przypadek dosyć szczególny.Zasady nieoznaczoności wynikają zpodstawowych równań teorii kwantowej, ale przecież nie ma możliwości wyprowadzenia tychrównań, jeśli się rozpocznie od relacji nieoznaczoności [ Pobierz całość w formacie PDF ]

pdf @ pobieranie @ do ÂściÂągnięcia @ download @ ebook

Pokrewne