» » » » » » Radarele poliției și principiul incertitudinii din mecanica cuantică

Radarele poliției și principiul incertitudinii din mecanica cuantică

Radar poliție
Sursa https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Radarvelocidade20022007.jpg

(Radar poliție.)

Să presupunem că vrem să măsuram poziția și viteza unui obiect – de exemplu o mașină care trece pe lâmgă un radar al poliției. Se poate presupune că mașina are o poziție și o viteză precisă la un moment dat în timp. Cât de precis pot fi măsurate aceste valori depinde de calitatea echipamentului de măsurare. Dacă precizia echipamentului de măsurare este îmbunătățită, acesta oferă un rezultat mai aproape de valoarea reală. S-ar putea presupune că viteza mașinii și poziția acesteia ar putea fi definite operațional și măsurate simultan, exact așa cum ar fi de dorit.

Werner Heisenberg(Werner Heisenberg la vârsta de 26 de ani. Heisenberg a câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1932 pentru munca pe care a făcut-o în acea perioadă.)

În 1927, Heisenberg a demonstrat că această ultimă ipoteză nu este corectă. Mecanica cuantică arată că anumite perechi de proprietăți fizice, cum ar fi de exemplu poziția și viteza, nu pot fi măsurate simultan, nici definite în termeni operaționali, cu o precizie arbitrară: cu cât este măsurată sau definită  o proprietate în termeni operaționali mai precis, cu atât mai puțin precis poate fi măsurat celălalt. Această declarație este cunoscută ca principiul incertitudinii. Principiul incertitudinii nu este doar o afirmație privind precizia echipamentului nostru de măsurare, ci, mai profund, este vorba de natura conceptuală a cantităților măsurate – presupunerea că mașina are definite simultan poziția și viteza nu este valabilă în mecanica cuantică. La scara mașinilor și oamenilor, aceste incertitudini sunt neglijabile, dar atunci când se kucrează cu atomi și electroni devin critice.

Heisenberg a dat, ca ilustrare, măsurarea poziției și a impulsului unui electron folosind un foton de lumină. În măsurarea poziției electronilor, cu cât frecvența fotonului este mai mare, cu atât este mai precisă măsurarea poziției impactului fotonului cu electronul, dar cu atât este mai mare perturbația electronului. Acest lucru se datorează faptului că, datorită impactului cu fotonul, electronul absoarbe o cantitate aleatorie de energie, ceea ce face ca măsurarea obținută a impulsului să devină din ce în ce incertă (impulsul este viteza înmulțită cu masa), pentru că este necesar să se măsoare în mod necesar impulsul său distorsionat după impact produse de coliziune și nu impulsul inițial. Cu un foton de frecvență mai mică, perturbarea (și, prin urmare, incertitudinea) în impuls este mai mică, dar și acuratețea măsurării poziției impactului este mai mică.

Principiul incertitudinii arată matematic că produsul incertitudinii în poziția și impulsul particulei (impulsul este viteza înmulțită cu masa) nu ar putea fi niciodată mai mică decât o anumită valoare și că această valoare este legată de constanta lui Planck.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *