Ατομικό Μοντέλο Χαρακτηριστικών και Περιορισμών του Heisenberg

Το Ατομικό μοντέλο του Heisenberg (1927) εισάγει την αρχή της αβεβαιότητας στα τροχιακά ηλεκτρονίων που περιβάλλουν τον ατομικό πυρήνα. Ο εξαιρετικός Γερμανός φυσικός έθεσε τα θεμέλια της κβαντικής μηχανικής για να εκτιμήσει τη συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων που αποτελούν ένα άτομο.

Η αρχή της αβεβαιότητας του Werner Heisenberg δείχνει ότι δεν είναι δυνατόν να γνωρίζουμε με βεβαιότητα ούτε τη θέση ούτε τη γραμμική ορμή ενός ηλεκτρονίου. Η ίδια αρχή ισχύει για τις μεταβλητές χρόνου και ενέργειας. δηλαδή εάν έχουμε μια ένδειξη για τη θέση του ηλεκτρονίου, δεν θα γνωρίζουμε τη γραμμική ορμή του ηλεκτρονίου και αντίστροφα.

Εν ολίγοις, δεν είναι δυνατόν να προβλέψουμε ταυτόχρονα την αξία και των δύο μεταβλητών. Τα προηγούμενα δεν υποδηλώνουν ότι κανένα από τα προαναφερθέντα μεγέθη δεν μπορεί να είναι γνωστό με ακρίβεια. Εφόσον είναι ξεχωριστά, δεν υπάρχει εμπόδιο στην απόκτηση της αξίας του ενδιαφέροντος.

Ωστόσο, η αβεβαιότητα λαμβάνει χώρα όταν πρόκειται να γνωρίζουμε ταυτόχρονα δύο συζευγμένα μεγέθη, όπως στην περίπτωση της θέσης και της γραμμικής στιγμής και του χρόνου δίπλα στην ενέργεια.

Η αρχή αυτή προκύπτει από μια αυστηρά θεωρητική συλλογιστική, ως τη μόνη βιώσιμη εξήγηση για να δοθεί αιτιολογία στις επιστημονικές παρατηρήσεις.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
• 2 Πειραματικές δοκιμές
  • 2.1 Παράδειγμα
  • 2.2 Κβαντομηχανική εκτός από την κλασσική μηχανική
• 3 Περιορισμοί
• 4 Άρθρα ενδιαφέροντος
• 5 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Τον Μάρτιο του 1927 ο Heisenberg δημοσίευσε το έργο του Από το αντιληπτικό περιεχόμενο της κβαντικής θεωρητικής κινηματικής και της μηχανικής, όπου περιέγραψε την αρχή της αβεβαιότητας ή της απροσδιοριστίας.

Αυτή η αρχή, βασική στο ατομικό μοντέλο που προτείνει ο Heisenberg, χαρακτηρίζεται από τα εξής:

- Η αρχή της αβεβαιότητας εμφανίζεται ως μια εξήγηση που συμπληρώνει τις νέες ατομικές θεωρίες σχετικά με τη συμπεριφορά των ηλεκτρονίων. Παρά τη χρήση οργάνων μέτρησης με μεγάλη ακρίβεια και ευαισθησία, εξακολουθεί να υπάρχει ακαταλληλότητα σε κάθε πειραματική δοκιμή.

- Λόγω της αρχής της αβεβαιότητας, όταν αναλύονται δύο σχετικές μεταβλητές, εάν κάποιος έχει μια ακριβή γνώση ενός από αυτά, τότε η απουσία από την τιμή της άλλης μεταβλητής θα αυξηθεί.

- Η γραμμική στιγμή και η θέση ενός ηλεκτρονίου ή άλλου υποατομικού σωματιδίου δεν μπορούν να μετρηθούν ταυτόχρονα.

- Η σχέση μεταξύ των δύο μεταβλητών δίνεται από μια ανισότητα. Σύμφωνα με τον Heisenberg, το προϊόν των μεταβολών της γραμμικής ορμής και της θέσης του σωματιδίου είναι πάντα μεγαλύτερο από το πηλίκο μεταξύ της σταθεράς Plank (6.62606957 (29) χ 10 ^-34 Jules x δευτερόλεπτα) και 4π, όπως αναλύεται στην ακόλουθη μαθηματική έκφραση:

Ο μύθος που αντιστοιχεί σε αυτή την έκφραση είναι τα εξής:

Δp: απροσδιόριστο της γραμμικής ροπής.

Δx: απροσδιόριστο της θέσης.

h: Σταθερή σανίδα.

π: αριθμός pi 3.14.

- Ενόψει των παραπάνω, το προϊόν των αβεβαιοτήτων έχει ως κατώτατο όριο τη σχέση h / 4π, η οποία είναι μια σταθερή τιμή. Έτσι, αν κάποιος το μέγεθος προσεγγίζει το μηδέν, ο άλλος πρέπει να αυξηθεί το ποσοστό.

- Αυτή η σχέση ισχύει για όλα τα ζεύγη συζευγμένων κανονικών μεγεθών. Για παράδειγμα, η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg, είναι απολύτως εφαρμόσιμη ενέργειας-χρόνου ζευγαρώματος ως εξής:

Στην έκφραση αυτή:

ΔΕ: απροσδιόριστο της ενέργειας.

Δt: απροσδιόριστος του χρόνου.

h: Σταθερή σανίδα.

π: αριθμός pi 3.14.

- Από αυτό το μοντέλο συνάγεται ότι ο απόλυτος αιτιολογικός αιτιοκρατισμός στις συζευγμένες κανονικές μεταβλητές είναι αδύνατος, αφού για να εδραιωθεί αυτή η σχέση πρέπει να έχουμε γνώση για τις αρχικές τιμές των μεταβλητών μελέτης.

- Κατά συνέπεια, το μοντέλο Heisenberg βασίζεται σε πιθανοτικές συνθέσεις, λόγω της τυχαίας που υπάρχει μεταξύ των μεταβλητών σε υποατομικά επίπεδα.

Πειραματικές δοκιμές

Η αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg αναδεικνύεται ως η μόνη δυνατή εξήγηση για τις πειραματικές δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν κατά τις τρεις πρώτες δεκαετίες του 21ου αιώνα.

Πριν ο Heisenberg διατύπωσε την αρχή της αβεβαιότητας, οι επικρατούσες πρόβες μέχρι τότε πρότειναν ότι οι μεταβλητές γραμμική ορμή, θέση, γωνιακή ορμή, χρόνος, ενέργεια, μεταξύ άλλων, για τα υποατομικά σωματίδια ορίστηκαν λειτουργικά.

Αυτό σήμαινε ότι αντιμετωπίζονταν σαν να ήταν κλασική φυσική. δηλαδή, μετρήθηκε μια αρχική τιμή και η τελική τιμή υπολογίστηκε σύμφωνα με την προκαθορισμένη διαδικασία.

Τα προαναφερθέντα περιελάμβαναν τον ορισμό ενός συστήματος αναφοράς για τις μετρήσεις, το όργανο μέτρησης και τον τρόπο χρήσης του εν λόγω οργάνου, σύμφωνα με την επιστημονική μέθοδο.

Σύμφωνα με αυτό, οι μεταβλητές που περιγράφονται από τα υποατομικά σωματίδια έπρεπε να συμπεριφέρονται καθοριστικά. Δηλαδή, η συμπεριφορά του έπρεπε να προβλεφθεί με ακρίβεια και ακρίβεια.

Ωστόσο, κάθε φορά που πραγματοποιήθηκε μια δοκιμή αυτού του είδους, ήταν αδύνατο να ληφθεί η θεωρητικά εκτιμώμενη τιμή στη μέτρηση.. 

Οι μετρήσεις παρουσιάστηκαν εσφαλμένα λόγω των φυσικών συνθηκών του πειράματος και το αποτέλεσμα που λήφθηκε δεν ήταν χρήσιμο για τον εμπλουτισμό της ατομικής θεωρίας.

Παράδειγμα

Για παράδειγμα: αν πρόκειται για τη μέτρηση της ταχύτητας και της θέσης ενός ηλεκτρονίου, η συναρμολόγηση του πειράματος πρέπει να εξετάζει τη σύγκρουση ενός φωτονίου φωτός με το ηλεκτρόνιο.

Αυτή η σύγκρουση προκαλεί μια μεταβολή της ταχύτητας και της εσωτερικής θέσης του ηλεκτρονίου, με την οποία το αντικείμενο της μέτρησης μεταβάλλεται από τις πειραματικές συνθήκες.

Ως εκ τούτου, ο ερευνητής ενθαρρύνει την εμφάνιση ενός αναπόφευκτου πειραματικού σφάλματος, παρά την ακρίβεια και ακρίβεια των χρησιμοποιούμενων οργάνων.

Κβαντομηχανική διαφορετική από την κλασσική μηχανική

Εκτός από τα παραπάνω, η αρχή του απροσδιόριστου του Heisenberg δηλώνει ότι, εξ ορισμού, η κβαντομηχανική λειτουργεί διαφορετικά σε σχέση με την κλασσική μηχανική.

Συνεπώς, υποτίθεται ότι η ακριβής γνώση των μετρήσεων στο υποατομικό επίπεδο περιορίζεται από τη λεπτή γραμμή που χωρίζει την κλασική και κβαντική μηχανική..

Περιορισμοί

Παρά το γεγονός ότι εξηγεί την απουσία των υποατομικών σωματιδίων και καθορίζει τις διαφορές μεταξύ της κλασικής και της κβαντικής μηχανικής, το ατομικό μοντέλο Heisenberg δεν δημιουργεί μια μοναδική εξίσωση για να εξηγήσει την τυχαιότητα αυτού του τύπου φαινομένων..

Επιπλέον, το γεγονός ότι η σχέση δημιουργείται μέσω ανισότητας υποδηλώνει ότι το εύρος δυνατοτήτων για το προϊόν δύο συζευγμένων κανονικών μεταβλητών είναι απροσδιόριστο. Κατά συνέπεια, η αβεβαιότητα που είναι εγγενής στις υποατομικές διεργασίες είναι σημαντική.

Άρθρα ενδιαφέροντος

Ατομικό μοντέλο του Schrödinger.

Ατομικό μοντέλο του Broglie.

Ατομικό μοντέλο του Chadwick.

Ατομικό μοντέλο Perrin.

Ατομικό μοντέλο της Thomson.

Ατομικό μοντέλο του Dalton.

Ατομικό μοντέλο του Dirac Ιορδανία.

Ατομικό μοντέλο του Δημόκριτου.

Ατομικό μοντέλο του Bohr.

Αναφορές

1. Beyler, R. (1998). Werner Heisenberg. Encyclopædia Britannica, Inc. Ανακτήθηκε από: britannica.com
2. Η αρχή αβεβαιότητας του Heisenberg (s.f.). Ανακτήθηκε από: hiru.eus
3. García, J. (2012). Αρχή αβεβαιότητας του Heisenberg. Ανακτήθηκε από: hiberus.com
4. Ατομικά μοντέλα (s.f.). Εθνικό Αυτόνομο Πανεπιστήμιο του Μεξικού. Πόλη του Μεξικού, Μεξικό. Ανάκτηση από: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
5. Werner Heisenberg (s.f.). Ανακτήθηκε από: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
6. Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια (2018). Σταθερό του Plank. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
7. Wikipedia, Η ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια (2018). Σχέση προσδιορισμού του Heisenberg. Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org