Хайзенберг, физикът на несигурността
Автор
Професор по физика, експерт по молекулярна спектроскопия, Университет Литорал Кот д'Опал
Декларация за оповестяване
Arnaud Cuisset не работи, не консултира, не притежава акции или не получава финансиране от която и да е компания или организация, която би се възползвала от тази статия, и не е разкрил никакви съответни връзки извън академичното им назначение.
Партньори
Conversation UK получава финансиране от тези организации
- Електронна поща
- Пратеник
Тази статия е публикувана като част от Fête de la science (от 5 до 13 октомври 2019 г. в столична Франция и от 9 до 17 ноември в чужбина и в международен план), на която The Conversation France е партньор. Темата на това ново издание ще бъде: „Ще се видим утре, разкажете за науката, представете си бъдещето“. Намерете всички дебати и събития във вашия регион на уебсайта Fetedelascience.fr.
Но кой е Вернер Хайзенберг? Феновете на поредицата Breaking Bad ще ви разкажат Уолтър Уайт, професор по химия в Албакърки в Ню Мексико, който е изпаднал в престъпление. Други любители на историята ще си спомнят учения, който е координирал ядрената програма на Германия по време на Втората световна война и който се появява в поредицата "Гений" или "Тежката водна война". И накрая, някои разумни учени ще ви кажат, че Хайзенберг не е измислен герой, а учен, известен със своя принцип на несигурност.
Казахте принципа на несигурност ?
За да разберем този принцип, първо трябва да се поставим в света на класическата физика, този на Нютон и Кеплер, които ни показаха, че ако знаем във всеки момент положението на даден обект, неговата маса и скорост, тогава неговата динамика е напълно определена.
Дотогава всичко е наред, но когато напуснете класическия свят, за да влезете в атомния свят, който се подчинява на законите на квантовата физика, вече не е толкова просто. В началото на 20-ти век физиците се изправят срещу неразривен пъзел: траекториите на частиците, наблюдавани в камерите за мъгла, не позволяват едновременно да се определи позиция и точна скорост за тези частици.
Една вечер през февруари 1926 г. в неговия малък апартамент в тавана на института на Нилс Бор в Копенхаген, Хайзенберг, размишлявайки върху загадката на траекториите в камерата за мъгла, се сетил за разговор, проведен с Айнщайн, който му казал, че: е теория, която решава какво можем да наблюдаваме. " "
Но как теорията реши какво може и какво не може да се наблюдава? Отговорът беше принципът на несигурността. Хайзенберг откри тази вечер, че квантовата механика изключва във всеки един момент едновременното прецизно определяне на позицията и скоростта на частицата. Възможно е да се измери точно къде се намира частицата или колко бързо се движи, но не и двете едновременно. Това беше цената, която Природата поиска да знае точно една от тези ценности. Колкото по-точно беше известно едното, толкова по-малко можеше да бъде другото.
Хайзенберг знаеше, че ако е прав, това означава, че нито един експеримент, проведен в атомната сфера, няма да успее да пробие границите, наложени от принципа на несигурността. През 1927 г., когато той представи своя принцип на конгреса на Солвей пред най-големите мислители в света на физиката, реакциите бяха бурни. Трябва ли да видим арогантност или смирение в този принцип, който в крайна сметка гласи, че дори след 1000 години с най-прецизния инструмент в света, ние никога няма да можем да измерваме с точност едновременно позицията и скоростта на крайните тухли на нашата материя.