Usikkerhedsprincip

Usikkerhedsprincip, også kaldet Heisenberg usikkerhedsprincip eller ubestemmelsesprincip, udsagn, artikuleret (1927) af den tyske fysiker Werner Heisenberg, at positionen og hastigheden af et objekt ikke kan begge måles nøjagtigt på samme tid, selv i teorien. Selve begreberne nøjagtig position og nøjagtig hastighed sammen har faktisk ingen betydning i naturen.

Britannica Quiz

36 Spørgsmål fra Britannicas mest populære videnskabelige quizzer

Hvor godt kender du astronomi? Hvad med kvantemekanik? Denne quiz tager dig gennem 36 af de sværeste spørgsmål fra Britannicas mest populære quizzer om videnskaberne. Kun de bedste quizmastere afslutter det.

Almindelig oplevelse giver ingen anelse om dette princip. Det er let at måle både positionen og hastigheden af f.eks. En bil, fordi usikkerheden, som dette princip antyder for almindelige objekter, er for lille til at blive observeret. Den komplette regel bestemmer, at usikkerhedsproduktet i position og hastighed er lig med eller større end en lille fysisk størrelse eller konstant (h / (4π), hvor h er Plancks konstant, eller ca. 6,6 × 10−34 joule-sekund ). Kun for de meget små masser af atomer og subatomære partikler bliver usikkerhedsproduktet signifikant.

Ethvert forsøg på at måle nøjagtigt hastigheden af en subatomær partikel, såsom en elektron, vil banke den om i en uforudsigelig måde, så en samtidig måling af dens position ikke har nogen gyldighed. Dette resultat har intet at gøre med utilstrækkelighed i måleinstrumenterne, teknikken eller observatøren; det opstår ud fra den intime forbindelse i naturen mellem partikler og bølger i subatomære dimensioner.

sikkerhedsprincippet stammer fra bølge-partikel-dualiteten. Hver partikel har en bølge forbundet med sig; hver partikel udviser faktisk bølgelignende opførsel. Partiklen findes højst sandsynligt de steder, hvor bølgningen af bølgen er størst eller mest intens. Jo mere intense bølgerne af den tilknyttede bølge bliver, jo mere dårligt defineret bliver bølgelængden, hvilket igen bestemmer partikelens momentum. Så en strengt lokaliseret bølge har en ubestemt bølgelængde; den tilknyttede partikel har en bestemt position, men har ingen bestemt hastighed. En partikelbølge med en veldefineret bølgelængde er på den anden side spredt ud; den tilknyttede partikel kan, selv om den har en ret præcis hastighed, være næsten hvor som helst. En ret nøjagtig måling af den ene observerbare involverer en relativt stor usikkerhed i målingen af den anden.

Usikkerhedsprincippet udtrykkes alternativt i form af en partikels momentum og position. Partikelens momentum er lig med produktet af dets masse gange dets hastighed. Produktet af usikkerheden i momentum og positionen af en partikel er således lig med h / (4π) eller mere. Princippet gælder for andre relaterede (konjugerede) observerbare par, såsom energi og tid: produktet af usikkerheden i en energimåling og usikkerheden i det tidsinterval, hvorunder målingen foretages, er lig med h / (4π) eller mere . Den samme sammenhæng gælder for et ustabilt atom eller en kerne mellem usikkerheden i mængden af udstrålet energi og usikkerheden i det ustabile systems levetid, da det gør en overgang til en mere stabil tilstand.