Понятие неопределённости

Содержание

Содержание        2

Введение        3

Понятие неопределенности        5

Заключение        10

Список использованных источников        11

Введение

В обыденной жизни нас окружают материальные объекты, размерами сопоставимые с нами: дома, песчинки и т. д. Наши представления об устройстве мира формируются в результате повседневного наблюдения за поведением таких объектов, которые ведут себя определенным образом, а значит и во всей Вселенной материальные объекты должны вести себя так же. И когда выясняется, что что-то не подчиняется привычным правилам и противоречит нашим интуитивным понятиям о мире, нас это шокирует.

В начале ХХ века именно такой была реакция физиков, когда они стали исследовать поведение материи на атомном и субатомном уровнях. Появление и развитие квантовой механики открыло перед нами мир, системное устройство которого не укладывается в рамки здравого смысла и противоречит нашим интуитивным представлениям. Но наша интуиция основана на опыте поведения предметов соизмеримых с нами масштабов, а квантовая механика описывает вещи, происходящие на микроскопическом уровне, - человек никогда напрямую с ними не сталкивался.

В квантовой механике ключевую роль играет принцип Гейзенберга, потому что в нем наглядно объясняется, как и почему микромир отличается от знакомого нам материального мира. Чтобы понять этот принцип, нужно понять, что значит «измерить» какую бы то ни было величину. Чтобы отыскать, например, книгу в комнате, мы окидываем комнату взглядом, пока он не остановится на книге. На языке физики это означает, что мы провели визуальное измерение (нашли взглядом книгу) и получили результат — зафиксировали ее пространственные координаты (определили местоположение книги в комнате). На самом деле процесс измерения происходит сложнее: источник света (лампа, например) испускает лучи, которые, пройдя некий путь в пространстве, взаимодействуют с книгой, отражаются от ее поверхности, после чего часть из них доходит до наших глаз, проходя через хрусталик, фокусируется, попадает на сетчатку — и мы видим образ книги и определяем ее положение в пространстве. Ключ к измерению здесь — взаимодействие между светом и книгой. Так и при любом измерении, инструмент измерения (в данном случае, это свет) вступает во взаимодействие с объектом измерения (в данном примере, это книга).        В классической физике, построенной на ньютоновских принципах и применимой к объектам обычного мира, мы забываем тот факт, что инструмент измерения, вступая во взаимодействие с объектом измерения, воздействует на него и изменяет его свойства, включая измеряемые величины. Включая свет в комнате, чтобы найти книгу, мы не задумываемся о том, что под воздействием возникшего давления световых лучей книга может сдвинуться со своего места, и мы узнаем ее искаженные под влиянием включенного нами света пространственные координаты. Сам акт измерения не влияет на измеряемые свойства объекта измерения. А какие процессы происходят на субатомном уровне? Как можно зафиксировать пространственное местонахождение электрона? Нужен измерительный инструмент, который будет взаимодействовать с электроном и возвращать нашим детекторам сигнал с информацией о его местопребывании. Но инструментов взаимодействия с электроном для определения его положения в пространстве, кроме других элементарных частиц, у нас нет. И, если есть предположение, что свет, вступая во взаимодействие с книгой, на ее пространственные координаты не влияет, то о взаимодействии измеряемого электрона с другим электроном или фотонами такого сказать нельзя.

В начале 1920-х годов, когда произошел бурный всплеск творческой мысли, приведший к созданию квантовой механики, эту проблему первым осознал молодой немецкий физик-теоретик Вернер Гейзенберг. Начав со сложных математических формул, описывающих мир на субатомном уровне, он постепенно пришел к удивительной по простоте формуле, дающий общее описание эффекта воздействия инструментов измерения на измеряемые объекты микромира. В результате им был сформулирован принцип неопределенности, названный теперь его именем.