Quantum mechanics cuam tshuam nrog cov khoom ntawm microworld, nrog cov ntsiab lus tseem ceeb tshaj plaws ntawm cov teeb meem. Lawv tus cwj pwm yog txiav txim los ntawm txoj cai probabilistic, manifested nyob rau hauv daim ntawv ntawm corpuscular-yoj dual - dualism. Tsis tas li ntawd, lub luag haujlwm tseem ceeb hauv lawv cov lus piav qhia yog ua los ntawm qhov tseem ceeb xws li kev ua lub cev. Lub ntuj chav tsev uas teev cov quantization scale rau qhov ntau yog Planck qhov tas li. Nws kuj tseem tswj hwm ib qho ntawm lub hauv paus ntsiab lus ntawm lub cev - qhov tsis paub tseeb kev sib raug zoo. Qhov zoo li qhov tsis sib xws yooj yim no qhia txog qhov txwv tsis pub muaj qhov xwm txheej tuaj yeem teb qee yam ntawm peb cov lus nug ib txhij.
Yam yuav tsum tau ua ua ntej kom tau txais kev sib txheeb tsis paub tseeb
Qhov kev txhais tau zoo ntawm cov nthwv dej ntawm cov khoom, tau qhia rau hauv kev tshawb fawb los ntawm M. Yug hauv xyoo 1926, qhia meej tias cov tswv yim classical hais txog kev txav tsis siv tau rau cov xwm txheej ntawm cov nplai ntawm atoms thiab electrons. Nyob rau tib lub sijhawm, qee yam ntawm matrixmechanics, tsim los ntawm W. Heisenberg raws li ib tug txheej txheem ntawm kev ua lej piav qhia ntawm quantum khoom, xav tau lub elucidation ntawm lawv lub cev lub ntsiab lus. Yog li, txoj kev no ua haujlwm nrog kev sib cais ntawm observables, sawv cev raws li cov lus tshwj xeeb - matrices, thiab lawv cov kev sib faib muaj cov cuab yeej tsis sib xws, hauv lwm lo lus, A × B ≠ B × A.
Raws li siv rau lub ntiaj teb ntawm microparticles, qhov no tuaj yeem txhais raws li hauv qab no: qhov tshwm sim ntawm kev ua haujlwm los ntsuas qhov ntsuas A thiab B nyob ntawm qhov kev txiav txim uas lawv tau ua. Tsis tas li ntawd, kev tsis sib xws txhais tau hais tias cov kev ntsuas no tsis tuaj yeem ntsuas ib txhij. Heisenberg tau tshawb xyuas cov lus nug ntawm kev sib raug zoo ntawm kev ntsuas thiab lub xeev ntawm microobject, teeb tsa kev sim kev xav kom ua tiav qhov kev txwv ntawm qhov tseeb ntawm ib txhij ntsuas qhov ntsuas qhov ntsuas raws li lub zog thiab txoj haujlwm (xws li qhov sib txawv no hu ua canonically conjugate).
Kev tsim ntawm lub hauv paus ntsiab lus tsis meej
Qhov tshwm sim ntawm Heisenberg qhov kev siv zog yog qhov xaus rau xyoo 1927 ntawm cov kev txwv hauv qab no ntawm kev siv cov tswv yim classical rau quantum khoom: nrog rau qhov tseeb ntawm kev txiav txim siab qhov sib koom tes, qhov tseeb ntawm lub sijhawm twg tuaj yeem paub qhov txo qis. Qhov thim rov qab kuj muaj tseeb. Kev ua lej, qhov kev txwv no tau qhia hauv qhov tsis paub tseeb: Δx∙Δp ≈ h. Ntawm no x yog qhov kev tswj hwm, p yog lub zog, thiab h yog Planck qhov tsis tu ncua. Heisenberg tom qab kho qhov kev sib raug zoo: Δx∙Δp ≧ h. Cov khoom ntawm "deltas" - kis nyob rau hauv tus nqi ntawm kev sib koom tes thiab lub zog - muaj qhov ntev ntawm qhov kev txiav txim tsis tuaj yeem tsawg dua qhov "tsawg tshaj plaws.ib feem" ntawm qhov ntau yog Planck qhov tas li. Raws li txoj cai, qhov txo qis Planck tas li ħ=h/2π yog siv hauv cov qauv.
Qhov piv txwv saum toj no yog dav dav. Nws yuav tsum raug coj mus rau hauv tus account tias nws tsuas yog siv tau rau txhua khub ntawm kev sib koom ua ke - tivthaiv (kev kwv yees) ntawm lub zog ntawm qhov sib thooj:
- Δx∙Δpx ≧ ħ.
- Δy∙Δpy ≧ ħ.
- Δz∙Δpz ≧ ħ.
Qhov kev sib raug zoo ntawm Heisenberg tuaj yeem qhia luv luv raws li hauv qab no: thaj tsam me dua ntawm qhov chaw uas cov khoom txav mus los, qhov tsis paub meej ntau yog nws lub zog.
Kev xav sim nrog gamma microscope
Raws li ib qho piv txwv ntawm lub hauv paus ntsiab lus nws nrhiav pom, Heisenberg suav hais tias yog ib qho kev xav txog cov cuab yeej uas tso cai rau koj los ntsuas txoj hauj lwm thiab kev ceev (thiab los ntawm nws lub zog) ntawm ib qho hluav taws xob arbitrarily raug los ntawm tawg ib tug photon rau nws: tom qab tag nrho, ib qho kev ntsuas raug txo kom ua ib qho kev sib cuam tshuam, yam tsis muaj qhov no tsis tuaj yeem kuaj pom txhua.
Txhawm rau kom qhov tseeb ntawm kev ntsuas qhov sib koom ua ke, xav tau ib lub voj voog luv luv photon, uas txhais tau hais tias nws yuav muaj lub zog loj, ib feem tseem ceeb ntawm cov khoom yuav raug xa mus rau electron thaum tawg. Qhov no tsis tuaj yeem txiav txim siab, vim tias cov photon tau tawg ntawm cov khoom nyob rau hauv ib txoj kev random (txawm tias lub zog yog ib qho vector ntau). Yog hais tias lub photon yog ib tug me me momentum, ces nws muaj ib tug loj wavelength, yog li ntawd, lub electron coordinate yuav raug ntsuas nrog ib tug tseem ceeb yuam kev.
Qhov tseem ceeb ntawm kev sib txheeb tsis meej
Hauv quantum mechanics, Planck qhov tas li, raws li tau hais los saum no, ua lub luag haujlwm tshwj xeeb. Qhov tseem ceeb tsis tu ncua no suav nrog yuav luag txhua qhov sib npaug ntawm ceg ntawm physics. Nws lub xub ntiag nyob rau hauv Heisenberg qhov tsis paub meej piv tus qauv, thawj zaug, qhia txog qhov uas cov kev tsis paub tseeb no tshwm sim rau lawv tus kheej, thiab, qhov thib ob, nws qhia tau hais tias qhov tshwm sim no tsis cuam tshuam nrog qhov tsis zoo ntawm txoj kev thiab txoj hauv kev ntsuas, tab sis nrog cov khoom ntawm cov teeb meem. nws tus kheej thiab yog universal.
Nws yuav zoo li tias qhov tseeb ntawm qhov particle tseem muaj qhov tseem ceeb ntawm kev ceev thiab kev sib koom ua ke tib lub sijhawm, thiab kev ntsuas ntsuas qhia txog kev cuam tshuam tsis tuaj yeem cuam tshuam hauv lawv qhov chaw tsim khoom. Txawm li cas los xij, tsis yog. Cov lus tsa suab ntawm quantum particle yog txuam nrog kev nthuav tawm ntawm nthwv dej, qhov amplitude ntawm uas (ntau dua precisely, lub square ntawm nws tus nqi kiag li) qhia txog qhov tshwm sim ntawm ib qho chaw. Qhov no txhais tau hais tias quantum khoom tsis muaj trajectory nyob rau hauv lub classical kev nkag siab. Peb tuaj yeem hais tias nws muaj cov txheej txheem, thiab txhua tus ntawm lawv, raws li lawv qhov tshwm sim, tau ua tiav thaum tsiv (qhov no tau lees paub, piv txwv li, los ntawm kev sim ntawm electron yoj cuam tshuam).
Qhov tsis muaj ib qho kev sib tw classic yog sib npaug rau qhov tsis muaj cov xeev nyob rau hauv ib qho particle uas lub zog thiab kev sib koom ua ke yuav yog tus cwj pwm los ntawm cov txiaj ntsig tseeb ib txhij. Tseeb tiag, nws tsis muaj nuj nqis los hais txog qhov ntevnthwv dej ntawm qee qhov taw tes”, thiab txij li lub sijhawm muaj feem cuam tshuam nrog lub wavelength los ntawm de Broglie kev sib raug zoo p=h / λ, ib qho particle nrog qee lub zog tsis muaj qhov sib koom ua ke. Raws li, yog tias lub micro-khoom muaj ib qho kev sib koom ua ke, lub zog yuav dhau los ua tsis tiav.
Tsis paub meej thiab ua haujlwm hauv micro thiab macro ntiaj teb
Lub cev ua haujlwm ntawm ib qho particle yog qhia nyob rau hauv cov nqe lus ntawm theem ntawm qhov tshwm sim nthwv dej nrog cov coefficient ħ=h / 2π. Yog li ntawd, qhov kev txiav txim, raws li ib theem uas tswj lub amplitude ntawm nthwv dej, yog txuam nrog tag nrho cov muaj peev xwm trajectories, thiab probabilistic uncertainty nyob rau hauv relation mus rau lub parameters uas tsim lub trajectory yog fundamentally irremovable.
Kev ua yog proportional rau txoj haujlwm thiab lub zog. Tus nqi no kuj tuaj yeem sawv cev raws li qhov sib txawv ntawm lub kinetic thiab lub zog muaj peev xwm, sib xyaw ua ke hauv lub sijhawm. Nyob rau hauv luv luv, qhov kev txiav txim yog ib qho kev ntsuas ntawm yuav ua li cas lub zog ntawm ib tug particle hloov lub sij hawm, thiab nws nyob ntawm seb, nyob rau hauv ib feem, ntawm nws loj.
Yog tias qhov kev txiav txim siab tshaj Planck qhov tsis tu ncua, qhov tshwm sim feem ntau yog qhov kev txiav txim siab los ntawm qhov muaj peev xwm ua tau zoo li no, uas sib haum rau qhov tsawg tshaj plaws. Heisenberg tsis paub meej kev sib raug zoo luv luv qhia tib yam yog tias nws hloov kho los coj mus rau hauv tus account tias lub zog sib npaug ntawm cov khoom loj m thiab tshaj tawm v: Δx∙Δv x ≧ ħ / m. Nws tam sim ntawd paub meej tias nrog kev nce hauv qhov loj ntawm cov khoom, qhov tsis paub tseeb ua tsawg dua thiab tsawg dua, thiab thaum piav qhia txog cov lus tsa suab ntawm lub cev macroscopic, classical mechanics siv tau heev.
Lub zog thiab lub sijhawm
Txoj cai tsis paub meej kuj tseem siv tau rau lwm cov khoom sib txuas uas sawv cev rau cov yam ntxwv zoo ntawm cov khoom. Cov no, tshwj xeeb, yog lub zog thiab lub sijhawm. Lawv kuj, raws li tau sau tseg, txiav txim siab qhov kev txiav txim.
Lub zog-lub sij hawm tsis paub tseeb kev sib raug zoo muaj daim ntawv ΔE∙Δt ≧ ħ thiab qhia tau hais tias qhov tseeb ntawm lub zog particle nqi ΔE thiab lub sij hawm ncua Δt uas lub zog no yuav tsum tau kwv yees muaj feem cuam tshuam. Yog li, nws tsis tuaj yeem sib cav hais tias ib qho khoom tuaj yeem muaj lub zog nruj me ntsis ntawm qee lub sijhawm meej hauv lub sijhawm. Lub sijhawm luv dua Δt peb yuav xav txog, qhov loj dua qhov particle zog yuav hloov pauv.
Ib qho hluav taws xob hauv ib lub atom
Nws muaj peev xwm kwv yees, siv qhov tsis paub tseeb kev sib raug zoo, qhov dav ntawm qib zog, piv txwv li, ntawm hydrogen atom, uas yog, kev sib kis ntawm cov hluav taws xob hluav taws xob hauv nws. Hauv av hauv av, thaum lub tshuab hluav taws xob nyob rau theem qis tshaj plaws, lub atom tuaj yeem nyob tsis tu ncua, hauv lwm lo lus, Δt → ∞ thiab, raws li, ΔE yuav siv rau xoom tus nqi. Hauv lub xeev zoo siab, lub atom tsuas yog nyob rau qee lub sijhawm kawg ntawm qhov kev txiav txim ntawm 10 -8s, uas txhais tau hais tias nws muaj lub zog tsis paub tseeb ΔE=ħ / Δt ≈ (1, 05 ∙10- 34 J∙s)/(10-8 s) ≈ 10-26 J, uas yog hais txog 7∙10 -8 eV. Qhov tshwm sim ntawm qhov no yog qhov tsis paub tseeb ntawm qhov zaus ntawm cov emission photon Δν=ΔE / ħ, uas tshwm sim nws tus kheej raws li muaj qee cov kab spectral.qhov muag plooj thiab qhov hu ua ntuj dav.
Peb tuaj yeem ua tau yooj yim los ntawm kev suav yooj yim, siv qhov tsis paub tseeb kev sib raug zoo, kwv yees qhov dav ntawm qhov sib txawv ntawm qhov sib koom ua ke ntawm ib lub tshuab hluav taws xob dhau los ntawm lub qhov nyob hauv ib qho teeb meem, thiab qhov tsawg kawg nkaus qhov ntev ntawm lub atom, thiab tus nqi ntawm nws lub zog qis tshaj plaws. Qhov piv tau los ntawm W. Heisenberg pab daws teeb meem ntau yam.
Kev nkag siab ntawm lub ntsiab lus tsis meej
Qhov muaj qhov tsis paub tseeb feem ntau txhais tau yuam kev raws li cov pov thawj ntawm kev chaos tiav uas tau hais tias kav hauv microcosm. Tab sis lawv qhov piv txwv qhia peb ib yam dab tsi txawv kiag li: ib txwm hais lus ua khub, lawv zoo li yuav txwv tsis pub muaj kev txwv rau ib leeg.
Qhov piv, sib txuas txuas qhov tsis paub tseeb ntawm qhov tsis muaj zog, yog qhov tshwm sim ntawm ob lub cev - corpuscular-yoj - qhov xwm txheej. Yog li ntawd, nws tau ua lub hauv paus rau lub tswv yim muab los ntawm N. Bohr nrog lub hom phiaj ntawm kev txhais cov formalism ntawm quantum mechanics - lub hauv paus ntsiab lus complementarity. Peb tuaj yeem tau txais txhua yam ntaub ntawv hais txog tus cwj pwm ntawm cov khoom quantum tsuas yog los ntawm cov cuab yeej macroscopic, thiab peb raug yuam kom siv lub tswv yim apparatus tsim nyob rau hauv lub moj khaum ntawm classical physics. Yog li, peb muaj lub sijhawm los tshawb xyuas cov khoom nthwv dej ntawm cov khoom zoo li no, lossis cov corpuscular sawv daws yuav, tab sis tsis yog ob qho tib si tib lub sijhawm. Raws li qhov xwm txheej no, peb yuav tsum xav txog lawv tsis yog qhov tsis sib haum xeeb, tab sis ua kom sib ntxiv rau ib leeg. Ib qho qauv yooj yim rau kev sib txheeb tsis meejtaw qhia peb mus rau thaj tsam ze uas nws yuav tsum suav nrog lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev sib ntxiv rau qhov kev piav qhia txaus ntawm quantum mechanical reality.
