不確定性原理

不確定性原理は、ハイゼンベルク不確定性原理または不確定性原理とも呼ばれ、ドイツの物理学者ヴェルナーハイゼンベルクによって明確に述べられており（1927年）、物体の位置と速度は理論上でも、両方とも正確に同時に測定されます。実際、正確な位置と正確な速度の概念そのものは、本質的に意味がありません。

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通常の経験この原則の手がかりを提供しません。この原理が通常の物体に対して暗示する不確実性は小さすぎて観察できないため、たとえば自動車の位置と速度の両方を測定するのは簡単です。完全な規則では、位置と速度の不確実性の積が、ごくわずかな物理量または定数（h /（4π）、ここでhはプランク定数、または約6.6×10-34ジュール秒）以上であると規定されています。 ）。原子と亜原子粒子の質量が非常に小さい場合にのみ、不確実性の積が重要になります。

電子などの亜原子粒子の速度を正確に測定しようとすると、予測できない方法であるため、その位置を同時に測定しても妥当性はありません。この結果は、測定機器、技術、またはオブザーバーの不備とは何の関係もありません。これは、原子以下の次元の領域における粒子と波の間の自然界の密接な関係から生じます。

不確定性原理は、波動粒子の二重性から生じます。すべての粒子には波が関連付けられています。各粒子は実際には波状の振る舞いを示します。粒子は、波のうねりが最大または最も激しい場所で見つかる可能性が最も高くなります。ただし、関連する波のうねりが強くなるほど、波長が不明確になり、それが粒子の運動量を決定します。したがって、厳密に局所化された波の波長は不確定です。関連する粒子は、明確な位置を持っていますが、特定の速度はありません。一方、明確に定義された波長を持つ粒子波が広がります。関連する粒子は、かなり正確な速度を持っていますが、ほとんどどこにでもある可能性があります。一方の観測量を非常に正確に測定するには、もう一方の測定値に比較的大きな不確実性が伴います。

不確定性原理は、粒子の運動量と位置で表すこともできます。粒子の運動量は、その質量と速度の積に等しくなります。したがって、運動量と粒子の位置の不確実性の積は、h /（4π）以上に等しくなります。この原理は、エネルギーや時間など、他の関連する（共役）観測量のペアに適用されます。エネルギー測定の不確かさと、測定が行われる時間間隔の不確かさの積も、h /（4π）以上に等しくなります。 。不安定な原子または原子核の場合、放射されるエネルギー量の不確実性と、より安定した状態に移行する際の不安定なシステムの寿命の不確実性の間にも同じ関係が当てはまります。