اصل عدم قطعیت چیست؟

اصل عدم قطعیت که توسط فیزیکدان آلمانی و برنده جایزه نوبل، ورنر هایزنبرگ در سال 1927 تدوین شد، بیان می‌کند که ما نمی‌توانیم موقعیت و سرعت ذره‌ای مانند فوتون یا الکترون را با دقت کامل بدانیم. هر چه بیشتر موقعیت ذره را مشخص کنیم، از سرعت آن کمتر می دانیم و بالعکس.

مثالی از اصل عدم قطعیت

در زندگی روزمره، محاسبه سرعت و موقعیت یک جسم متحرک نسبتاً ساده است. ما می‌توانیم ماشینی را که با سرعت 60 مایل در ساعت حرکت می‌کند یا لاک‌پشتی که با سرعت 0.5 مایل در ساعت در حال خزیدن است را اندازه‌گیری کنیم و به طور همزمان محل قرارگیری اشیاء را مشخص کنیم. اما در دنیای کوانتومی ذرات، انجام این محاسبات به دلیل یک رابطه ریاضی اساسی به نام اصل عدم قطعیت امکان پذیر نیست.

به عبارت دیگر، اگر بتوانیم یک لاک پشت را به اندازه یک الکترون کوچک کنیم، فقط می‌توانیم سرعت یا مکان آن را دقیقاً محاسبه کنیم، نه هر دو را همزمان.

اصل عدم قطعیت در ریاضی و فیزیک

اگرچه اصل عدم قطعیت هایزنبرگ در علم کوانتوم معروف است، یک اصل عدم قطعیت مشابه برای مسائل ریاضی محض و فیزیک کلاسیک نیز اعمال می‌شود. اساساً هر جسمی با خواص موج مانند، تحت تأثیر این اصل قرار می‌گیرد. اجسام کوانتومی خاص هستند زیرا همه آنها به دلیل ماهیت نظریه کوانتومی خواص موج مانندی از خود نشان می دهند.

برای درک ایده کلی در پشت اصل عدم قطعیت، به یک موج در یک حوض فکر کنید. برای اندازه گیری سرعت آن، عبور چندین قله و فرورفتگی را زیر نظر می گرفتیم. هرچه قله‌ها و فرورفتگی‌های بیشتری بگذرند، سرعت موج را دقیق‌تر می‌دانیم، اما کمتر می‌توانیم درباره موقعیت آن بگوییم.

این مکان در میان قله ها و فرورفتگی ها گسترده شده است. برعکس، اگر بخواهیم موقعیت دقیق یک قله موج را بدانیم، باید فقط یک بخش کوچک از موج را زیر نظر داشته باشیم و اطلاعات مربوط به سرعت آن را از دست بدهیم. به طور خلاصه: اصل عدم قطعیت، مبادله بین دو ویژگی مکمل، مانند سرعت و موقعیت را توصیف می کند.

قانون اساسی در دنیای کوانتومی وارد عمل می شود زیرا ذرات زیر اتمی می توانند مانند امواج رفتار کنند. یک تصور غلط رایج در مورد اصل عدم قطعیت در فیزیک کوانتومی این است که نشان می دهد اندازه گیری های ما نامطمئن یا نادرست هستند. در واقع، عدم قطعیت جنبه ذاتی هر چیزی با رفتار موج مانند است.

منبع: scienceexchange