#اصل_مکملیت

1⃣بخش اول:

🔹 تکانه یا مومنتوم را با فرمول p=mv بیان و محاسبه میکنیم که میشود جرم ضرب در سرعت.
در اینجا میشود فهمید که جرم و سرعت با هم ارتباط دارند و اگر بخواهیم یک ذره را بررسی کنیم تا ببینیم در چه وضعیتی است، تکانه نقش اساسی دارد.
اما یک سوال بوجود می آید.
آیا صرفا با داشتن تکانه میشود وضعیت ذره را مشخص کرد؟
پاسخ خیر است!
علاوه بر تکانه، باید از مکان ذره مورد بررسی هم مطلع بشویم تا وضعیت ذره مشخص بشود.
پس ما باید همزمان هم تکانه و هم مکان ذره را بدانیم.

🔸این را میدانیم که اگر بخواهیم مکان یک ذره را بفهمیم، باید محدوده ای که داریم دنبال ذره میگردیم را خیلی محدود و کوچک کنیم و اصطلاحا، مقیاس باید کوچک باشد.
اما در این صورت، "دقت" اندازه گیری سرعت آن ذره که نقش مهمی در محاسبه تکانه دارد کمتر میشود!
حالا اگر برای اندازه گرفتن "دقیق" سرعت ذره، مقیاس را بزرگ کنیم آنوقت اندازه گیری سرعت بصورت دقیق تری انجام میشود اما "دقت" در اندازه گیری مکان ذره کاهش میابد.

🔹این رابطه که بیان میکند همواره نمیتوان هم تکانه و هم مکان ذره را بصورت دقیق اندازه گرفت و فقط یکی از این دوتا را میشود دقیق اندازه گرفت، "رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ" نام دارد که باعث میشود هیچوقت بصورت دقیق نتوانیم وضهیت ذره را بسنجیم.

مثلا عدم قطعیت مکان تکانه را با این فرمول نشان میدهیم:

Δp Δx ≥ ℏ
[دلتا پی × دلتا ایکس ≥ اچ بار]
Δ = تغییرات کمیت مورد نظر
P = مومنتوم
X = مکان
Δp= انحراف معیار مومنتوم
Δx = انحراف معیار مکان
ℏ = ثابت پلانک کاهش یافته
ℏ=h/2π

اما این فقط تکانه و مکان ذره نیست که به حالت عدم قطعیت در می آید.
برای بررسی یک ذره، باید همزمان انرژی و زمان را با هم بصورت "دقیق" اندازه گیری کنیم.

🔸این موضوع که باید هردو کمیت را مثل تکانه و مکان، یا مثلا انرژی و زمان همزمان و دقیق در دست داشته باشیم تا بتوانیم ذره را دقیق و کامل توصیف کنیم و توضیح بدهیم، اصل مکملیت بور است.
اما طبق رابطه عدم قطعیت هایزنبرگ، نمیتوانیم هر دو کمیت را همزمان و دقیق اندازه بگیریم.

🔹اصل مکملیت را میتوان در جلوه های دیگری هم در نظر گرفت. مثلا درباره خاصیت موج گونه و یا ذره گونه ی ذرات نیز اصل مکملیت صادق است.
ذرات کوانتومی هم میتوانند رفتار موجی داشته باشند که حاصل سوپرپوزیشن کوانتومی است که از اصول مکانیک کوانتوم است، و هم میتوانند بعنوان ذره رفتار کنند.

🔸از قبلا پی بردیم که ماده و نور از ذرات ساخته شدند(مقاله دوم اینشتین و آزمایش فوتوالکتریک) و چرا پی بردیم ماده و نور بصورت موج ظاهر میشوند(آزمایش دوشکاف و طرح تداخل امواج)
گویی موج و ذره، دو بال یک پرنده هستند که اگر یکی از بال ها نباشد، پرنده نمیتواند پرواز کند.
این حقیقت که پرنده باید همزمان دو بال داشته باشد تا پرواز کند و نتیجه حاصل شود، مثال واضح و ساده ای از اصل مکملیت در مکانیک کوانتوم است.

🔹ما میدانیم ماده و نور، هم خاصیت ذره ای دارند و هم موجی؛ اما آخرین شرط برای اصل مکملیت، یک نتیجه کاملا منطقی و بر اساس شواهد تجربی است.
این که ماده و نور دو رفتار موجی و ذره ای دارد، اما نمیشود همزمان هر دو باهم اتفاق بیافتد.
یعنی در آن واحد، ماده و نور یا باید ذره باشد و یا موج.
🔸طبق اصول مکانیک کوانتوم، اگر نظارتی بر روی نور یا ماده نباشد و اندازه گیری انجام نشود، ذرات سازنده نور و ماده وارد حالتی میشوند که به آن سوپرپوزیشن یا به فارسی، اَبَر حالت میگوییم که سبب تشکیل موج میشود.
🔹از طرفی، اگر موج را اندازه گیری کنیم، تابع موج فروپاشی میکند و فقط روی یک حالت مجاز تمرکز میکند و فقط آن حالت واقعیت 100 درصد پیدا میکند که همان ذره را به ما نشان میدهد.

🔘اصل مکملیت میگوید همواره ما یا شاهد رفتار موجی هستیم و یا رفتار ذره ای!

⚠️اما آیا همیشه باید اصل مکملیت پابرجا باشد؟

🔗Source
--------------------------------------------------
☕️physics cafe