Теперь Кью работает в режиме чтения

Мы сохранили весь контент, но добавить что-то новое уже нельзя

Объясните принцип неопределённости Гейзенберга простыми словами?

ФизикаКвантовая физика
Grrrrrr Eleonor
  ·   · 41,3 K

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.

Геофизик, физика,математика  · 26 мая 2020
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... Читать далее
магистр математики; преподаватель математики в...  · 19 нояб 2018
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... Читать далее
Кирилл, отличная аналогия, а то десяток объяснений изучил, а понять не смог. Пожалуйста, приведите ещё пример... Читать дальше
Исследования в области научной методологии, естест...  · 26 мая 2020
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... Читать далее
Страшусь я дней потраченных впустую, Блужданий во...  · 18 нояб 2018
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... Читать далее
Как будто есть, чего измерять. Как будто дело в точности измерений. Нельзя измерить то, чего нет (положение... Читать дальше