Princip neurčitosti

Z Wikina

Přejít na: navigace, hledání

(vztah neurčitosti, Heisenbergův princip)

Měření polohy x a hybnosti elektronu p jsou vždy zatížena nepřesnostmi dx a dp. Nebo měříme-li energii elektronu E v okamžiku t, jsou obě veličiny změřeny s nepřesností dE a dt. Takových nepřesností v mikrosvětě se nelze zbavit a je nutno je odlišit od nepřesností způsobených technickou nedokonalostí. Měření je totiž zásahem do systému, přičemž je některá veličina nepatrně změněna. Chceme-li například velmi přesně změřit polohu elektronu, musíme na něj „posvítit“, tj. namířit na něj proud energetických fotonů, které dopadem a odrazem změní jeho polohu a hybnost tím více, čím lépe si „posvítíme“.

Podle principu ovládajícího svět elementárních částic a atomů nemohou být obě nepřesnosti současně libovolně malé. Jejich součin je omezen zdola Planckovou konstantou h = h/2 p : Dp Dx > h, DE Dt > h. Určíme-li hybnost částice s přesností Dp, potom místo, kde se nachází, je v prostoru větším než h/Dp. Této veličině se říká Comptonova vlnová délka. Nelze určit místo částice s větší přesností, než je její Comptonova vlnová délka.

V astronomii se setkáváme velmi často s nějakou formou principu neurčitosti. Např. ostrost zakázané čáry je způsobena tím, že elektron dlouho (čili Dt v horním vzorci je poměrně dlouhé) setrvává v horní hladině atomu, jejíž energetická nepřesnost (DE) je velmi malá, takže platí druhý výraz nepřesnosti. Jinou aplikací principu neurčitosti je vznik virtuální částice (o hmotnosti m) a její antičástice na kratičkou dobu Dt. Označme DE = 2 mc2. Podle druhého výrazu pro neurčitost se dvojice virtuální částice s antičásticí může objevit pouze na dobu Dt kratší než h/DE.

Princip neurčitosti znemožňuje dnešní fyzice (kvantové mechanice a obecné teorii relativity) poznat samotný počátek vesmíru — tzv. Planckovu éru. Pro objekt s malou hmotností může být Comptonova vlnová délka přibližně rovná jeho Schwarzschildovu poloměru (v této rovnosti je spojena délka z kvantové mechaniky a délka odvozená z teorie relativity). Neurčitost v poloze singularity ve středu černé díry je pro takový objekt srovnatelná s horizontem událostí. V tomto měřítku je pak struktura prostoročasu neurčitá a obecná teorie relativity v tomto měřítku selhává. V počátečním vesmíru se tak stalo pro Planckovu hmotnost 5,5 × 10—5 g, jíž odpovídá Comptonova délka a Schwarzschildův poloměr 4 × 10—33 cm (tzv. Planckova délka). Světlo uběhne tuto vzdálenost za 10—43 s (tzv. Planckův čas). Pro poznání nejranějšího kratičkého období vesmíru teoretická fyzika usiluje o spojení kvantové mechaniky a obecné teorie relativity.

Obsah

Odkazy

Reference

Velká encyklopedie vesmíru

Související témata

Literatura

Internetové odkazy

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Stránky
Nástroje