عدم قطعیت- ١

عدم قطعیت، یا به عبارت دقیق‌تر اصل عدم قطعیت، از خاصیت موجی یا موج گونه بودن ذرات کوانتومی مثل الکترون، فوتون، پروتون و نوترون ایجاد می‌شود، و به اندازه‌گیری کمیت‌های مربوط به این ذرات، مثل تکانه یا مومنتوم و موقعیت یا مکان مربوط می‌شود. همچنین کمیت‌هایی مثل انرژی و لحظه‌ی اندازه‌گیری آن، و غیره. اصل عدم قطعیت می‌گوید، هیچ گاه نمی‌توان تکانه‌ی یک ذره و مکان آن را به طور همزمان با دقت بالا اندازه گرفت، اگر موفق شویم تکانه را در یک لحظه‌ی مشخص با دقت بالایی اندازه بگیریم، امکان ندارد بتوانیم مکان را هم در همان لحظه با دقت بالایی مشخص کنیم. برعکس این هم درست است. اگر موفق شویم در یک لحظه‌ی مشخصی مکان یک ذره را با دقت بالایی مشخص کنیم، امکان ندارد بتوانیم تکانه را هم در آن لحظه با دقت بالایی مشخص کنیم. دقت هر کدام از این‌ها بالا برود، دقت آن یکی پایین می‌آید. گاهی هم هیچ کدام از آن‌ها را نمی‌شود با دقت بالایی اندازه گرفت. فقط از روی تصادف است که می‌توان گاهی یکی از آن‌ها را با دقت بالایی اندازه گرفت. به طوری که ورنر هایزنبرگ، اولین فیزیکدانی که متوجه این شده بود، در ١٩٢٧ چنین فرمولی برایش پیدا کرد:

Δp Δx ≥ ℏ
[دلتا پی × دلتا ایکس ≥ اچ بار]
Δ = تغییرات
P = مومنتوم
X = مکان
Δp= انحراف معیار مومنتوم
Δx = انحراف معیار مکان
ℏ = ثابت پلانک کاهش یافته

فرمول می‌گوید، اگر عدم قطعیتِ مربوط به اندازه‌گیریِ تکانه‌ی یک ذره را در عدم قطعیت مربوط به مشخص کردن مکان آن ضرب کنیم، حاصل ضرب همیشه یا بزرگتر از ثابتِ پلانکِ کاهش یافته است، یا حداقل مساوی با آن است. علاوه بر آن، این را هم می‌گوید: هرچقدر عدم قطعیت یکی از این‌ها پایینتر بیاید، یعنی با دقت بیشتری بتوانیم آن را مشخص کنیم، عدم قطعیت آن دیگری خود به خود بالا می‌رود. یعنی دقت آن خود به خود پایین می‌آید. بد نیست این را هم بگویم که مکان ذره و تکانه‌ی آن وابستگی به همدیگر دارند. یکی از آن‌ها که تغییر کند آن دیگری هم تغییر می‌کند. همچنان که گفتم، این عدم قطعیت فقط به اندازه‌گیری یا مشخص کردن مکان و تکانه محدود نمی‌شود. هر وقت موفق شویم کمیتی از ذره را با دقت بالا اندازه بگیریم، همزمان نمی‌توانیم کمیت دیگری از آن را هم که وابستگی‌ای به آن کمیت دارد با دقت بالا اندازه بگیریم. دیگر این که اچ بار، یا ℏ، یکی از دو ثابت مهم دنیاست! ثابت دیگر هم سرعت نور یا c است. ارتباط عدم قطعیت با چنین ثابتی اهمیت فوق العاده‌ای به آن می دهد. [ادامه دارد]

[توضیح- تکانه یعنی جرم ضرب در بُردار سرعت. بردار سرعت را در انگلیسی velocity می‌گویند. خود سرعت را speed می‌گویند. فرق بردار سرعت و خود سرعت این است که در خود سرعت فقط اندازۀ حرکت یک جسم در یک ثانیه بیان می‌شود، اما در بردار سرعت، علاوه بر اندازۀ آن، جهت سرعت هم مشخص می‌شود. بنابراین، تکانه مفهومی ریاضی است، و با بُرداری نشان داده می‌شود که طول آن اندازۀ سرعت را نشان می‌دهد، و جهت آن هم، که در دستگاه مختصات سه بُعدی مشخص می‌شود، جهت سرعت را مشخص می‌کند. جسم اگر بدون تغییر جهت، روی یک خط راست حرکت کند، تکانه‌اش را تکانه‌ی خطی می‌گویند. اما اگر دور محوری بچرخد، تکانه‌اش را تکانه‌ی زاویه‌ای می‌گویند. در هر دوی این حالت‌ها، هر چقدر سرعت بیشتر باشد، تکانه هم بیشتر می‌شود. و از آنجا که تکانه از حاصل ضرب جرم در سرعت به دست می‌آید، واحد آن بر حسب کیلوگرم‌متر بر ثانیه بیان می‌شود.]



⚛کانال تخصصی فیزیک هسته ای⚛

☢ @Nuclear_ph_ysics ☢