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!