Grrrrrr Eleonor
ноябрь 2018.
19990

Объясните принцип неопределённости Гейзенберга простыми словами?

Ответить
Ответить
Комментировать
3
Подписаться
4
5 ответов
Поделиться

Что-то мне не понравились ответы, а еще и в комментах наезжают. Так что давайте попробую.

Основная проблема квантовой механики следующая: рассматриваемые частички настолько малы, что попытка измерить их характеристики ведет к изменению этих или других характеристик. (Пусть многие спорят, но это одна из первых фундаментальных идей)

Поясню на примере. Вот мы смотрим на мяч. Это значит, что откуда-то там на него летит много фотонов, они от него отскакивают и попадают к нам в глаз. Таким образом мы видим мяч в таком-то месте.

Теперь представьте, что мы странные роботы, которые бросают и ловят бильярдные шары. Мы пытаемся "увидеть" при помощи бильярдных шаров исходный мяч: то есть просто кидаемся шарами в мяч и смотрим, какие отскочили и куда. Но тут возникает маленькая проблема. Бильярдные шары довольно тяжелые, и каждый раз, когда мы попадаем в мяч, они его чуть-чуть разгоняют. Чем точнее мы хотим измерить расположение мяча, тем больше нам надо попавших в него шаров, тем сильнее мяч разгоняется.

Теперь попробуем посмотреть на электрон. Тут возникает та же проблема. Мы, конечно, пускаем в него фотоны, но фотоны по сравнению с электроном уже довольно крупные и начинают его двигать. Таким образом, чем точнее мы пытаемся определить положение электрона, тем сильнее меняем его скорость (но если по честному, то импульс).

Принцип неопределенности Гейзенберга говорит, что 1) это не наши методы плохи, а так устроена природа: какой бы опыт для определения положения электрона мы бы ни придумали, мы будем изменять импульс; 2) есть колличественная оценка, как сильно будет меняться импульс, и она не утешает. Если интересно, то количественная оценка: (точность измерения координаты)*(точность измерения импульса)≥ (постоянная Планка):(4*пи)

Надеюсь, хуже не стало.

29
-2

Кирилл, отличная аналогия, а то десяток объяснений изучил, а понять не смог.

Пожалуйста, приведите ещё пример аналогию обратного процесса : как мы измеряем скорость, и как это измерение меняет координаты.

Спасибо большое!

+2
Ответить

Классное объяснение! Ничего другого и читать не буду) А вот ещё интересно, является ли этот же принцип объяснением опыта корпускулярно волнового дуализма? Это когда пытались выяснить природу света, волна ли это или же частица. Так вот без наблюдателя оказалось, что это частица, с наблюдателем же оказывается - волна. Я предполагал тогда ещё, что наблюдатель вносит коррективы, это вполне логично, а теперь вот когда понял принцип Гейзенберга, прямо осенило, ну если это действительно так. Но так ли это?)))

-2
Ответить

Нет, не является

0
Ответить
Ещё 1 комментарий

Принцип неопределенности для фотона.

Если мы точно знаем энергию фотона E, то тогда он представляет собой одну гармонику - плоскую волну, заполняющую всю Вселенную, которая не имеет локализации (координаты). Если мы знаем точное местоположение фотона X, то он представляет собой волновой пакет - суперпозицию бесконечного числа гармоник с разными энергиями. В этом случае невозможно указать точную энергию фотона. Можно вывессти, что deltaX * deltaE = const.

0
Ответить
Прокомментировать

Этот ответ написан и доступен на

Этот ответ написан и доступен на Яндекс Кью

Не устроили меня предыдущие ответы. Попытаюсь объяснить принип неопределенности простыми словами и без формул.

1) Принцип неопределенности не связан с процессами измерений. Хотя для его доказательства, естественно, необходимо производить опыты и измерения.

2) Я считаю, что лучше всего его можно понять, рассматривая волны де Бройля -- волны вероятности (или амплитуды вероятности). Т.к. в этом случае исключаются всякие спекуляции, которые приводят к зависимости поведения физической системы от состояния наблюдателя. Но и здесь, конечно, существует оговорка. Если наблюдатель действует достаточно грубо (к примеру, в известном двухщелевом эксперименте, подсматривая за частицей), то воздействием измерительного прибора пренебречь нельзя. И здесь лучше ознакомиться с таким понятием, как "слабое измерение", что не является темой нашего исслелования.

Иными словами, произведенные измерения влияют на поведение квантовой системы всегда ПОСЛЕ измерений, и никогда ДО.

Рассмотрим принцип неопределенности для координат и импульсов частицы.(Хотя принцип неопределенности существует и для других сопряженных физических величин).

Согласно гипотезе де Бройля, описание поведения частицы можно проводить рассматривая некие волны-волны вероятностей.(так можно говорить и о пси-функции). Квантовая механика говорит о том, что поведение частицы не является определенным(детерменированным), а вот вероятности, напротив, вполне детерменированы(подчиняются ур.Шредингера).

Если частица(ее поведение) есть волновой процесс, то для математического описания необходимо использовать некую периодическую функцию(в принципе, любую). А что же будет аргументом этой функции? Конечно время. Но нам оно сейчас не понадобится. А что еще? Еще -- наверное, координата. Но просто так мы не можем записать ее в качестве аргумена. Аргумент должен быть безразмерным! Значит есть еще какая-то физическая величина с размерностью обратной координате, на которую домножим координату. Эта величина называется волновым вектором. И тоже является характеристикой волны. Таким образом волна(любая!) описывается координатой и сопряженной величиной -- волновым вектором (впомните, это так же как частотой и временем. И тут же забудьте, т.к. это сейчас неважно).

Теперь вернемся опять к нашей частице(и ее поведению). Она не может быть представлена просто в виде волны(хотя бывает). Т.к. волна, вообще говоря бессконечна в пространстве. А про частицы мы знаем, что где-то они все-таки находятся (где-то в пространстве вероятность их обнаружения больше). Поэтому для описания частицы нам подойдет такой объект как "волновой пакет". А как мы можем его соорудить. Здесь нам приходит на помощь преобразования Фурье, которое говорит, что волновой пакет можно составить из нескольких волн, с немного различающимися волновыми векторами. Обратите внимание: волновой пакет -- это цельный объект у которого физическая величина "волновой вектор" как бы немножко размазана (неточно определена). Но и точной координаты у волнового пакета нет -- у него есть некая ширина. И тут оказывается, что если мы умножим ширину неопределенности волнового вектора на ширину неопределенности координаты, то мы получим ровно 2 пи.

Но тут есть один подвох. Мы же складывали волны простирающиеся в бесконечность. А получили конечный волновой пакет. И должны понимать, что это не совсем так. Даже за пределами пакета колебания тоже будут, но очень маленькие. Поэтому вместо равенства двум пи, мы дожны написать знак больше либо равно.

А в квантовой механике импульс частицы есть волновой вектор (умноженный на постоянную Планка, деленную на 2 пи). Отсюда мы и получаем соотношение неопределенности.

Вот так это выглядит при простейшем рассмотрении. Да, константы немного будут отличаться от более точного вычисления в квантовой механики для среднеквадратичных отклонений. Но это совсем не принципиально.

Частица определяется только своим поведением и ничем больше -- это поведение недетеминировано (вероятно) -- вероятности же напротив вполне определены (детерменированы) -- средние значения сопряженных физических величин, описывающих поведение частицы подчиняются принципу неопределенности.

3
-1
Прокомментировать

Это фундаментальный закон, исходя из которого невозможно точно определить скорость и местонахождение частицы. Всегда будет определённое допущение, что частица находится (или движется) с другой характеристикой. На малых масштабах существует предел точности измерения. Более того существует зависимость между этими измерениями. То есть, если пытаться наиболее точно определить скорость частицы, будет слишком больной диапазон значений, где она может находится. Если пытаться наиболее точно измерить местоположение частицы, то будет слишком большой диапазон её скорости. Поэтому выбирают некий средний компромисс между двумя видами измерений.

  1. Из энциклопедии "200 Законов Мироздания" Джеймса Трефила.
  2. Википедия.
Иван Перфиловотвечает на ваши вопросы в своейПрямой линии
3
-2

Как будто есть, чего измерять. Как будто дело в точности измерений.

Нельзя измерить то, чего нет (положение, траектория). Про это теорема фон Неймана об отсутствии скрытых параметров, неравенства Белла.

Ну и ссылки у вас весьма авторитетные.

-3
Ответить

Человек попросил объяснить принцип простыми словами, что я и попытался сделать.
Положение и траектория существуют, но не такие как в классической механике, а как показатель вероятности появления частицы в определённом месте. Из этой вероятности распределения частицы можно предсказать определённую траекторию, что и делают.
Написав: "фундаментальный закон" - я подразумевал, что предел точности измерений налагается природой, а не несовершенством человеческих приборов. Выходит, что следует внимательней читать ответ.
Чем не устраивают ссылки? Вся информация, содержащаяся в них, опирается на научную литературу и общепризнанные факты. Первая ссылка содержит более популяризированную, но от этого не более плохую информацию.

+3
Ответить
Ещё 1 комментарий

В том-то и беда, что вы пытаетесь объяснить то, чего не понимаете.

Траектории не существует ни в каком смысле. Разве что, в смысле Фейнмана, - квантовая частица перемещается сразу по всем возможным траекториям, отсюда фейнмановский интеграл по траекториям.

Считается не вероятность появления частицы (она и так везде), а вероятность её обнаружения.

Это действительно фундаментальный закон. Но состоит он не в том, "нельзя измерить с высокой точностью", а в том, что отсутствует то, что вы собрались измерять.

Про ссылки. Русскоязычная Википедия на всех солидных форумах называется помойкой. А Джеймс Трефил пересказывает наивные представления от царя Гороха. Ему, видимо, неизвестно про работы фон Неймана, Белла, Аспе и других.

0
Ответить
Прокомментировать

Этот ответ написан и доступен на

Этот ответ написан и доступен на Яндекс Кью

Ну вот например, Вы имеете некое сложное движение, которое представлено функцией f(x), то есть чем то вынужденное. И никаких других кроме вынужденных, имеющих причины, не бывает.

Это функция причин, скажем так.

Вот вы решаете эту задачу относительно конкретного положения "х" в пространстве, заранее заданном. И если это движение сложнее чем прямолинейное, в вашей f(x), х будет в некоторой степени. Решаете это уравнение f(x) и получаете два или больше значений х.

ДВА ИЛИ БОЛЬШЕ положений в пространстве. Какое из них действительно? А фунция-то одна, движение-то однозначно, составлено жесткой последовательностью, причины-то не меняются.

Оказывается, что движение организует пространственную определенность, что пространства заранее заданного нет, не существует. И это движение - осуществляет...

Пространство, как заранее заданное, это бред сивой кобылы, выбросьте его из головы, если получится, конечно.

Вот отсюда, либо х, либо V. Хотя конечно, сначала V-скорость.

Тоже в отношениях уравнений разных степеней, если понятно. То есть существование обеспечивается со стороны высших производных, со стороны причин, вынуждающих движения, движения этих движений и т. д.

При этом сложные движения осуществляются раньше простых (это разные направления), из которых состоят сложные. Сложные движения, это не суммы движений, а производные сложных...

Можете проверить на опыте, если сподобится, например на маятниках Фуко. Кстати, это будет всегда перемежающиеся колебания с движением по окружности в разные стороны. Попробуйте.

Схватитесь за голову, потому что придется что ли плюнуть в мировую академию вечности, непрерывности и проч.

Кстати, то что пространство вторично известно со времен интерференции частиц, уже сто лет как, не говоря об опыте Майкельсона-Морли.

0
0
Прокомментировать

Этот ответ написан и доступен на

Этот ответ написан и доступен на Яндекс Кью

Принцип неопределенности гласит, что местоположение и скорость движущейся частицы можно определить только с некоторой погрешностью. Это относится к любому движущемуся телу. Американский журнал 'Наука" среди величайших научных загадок поместил и вопрос, что служит основой принципа неопределенности? Основой принципа является диалектичность движения. Тело движется -значит и находится и не находится в данном месте одновременно. Именно поэтому нельзя определить точно координаты тела

0
0
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью