Heisenberg 불확실성 원칙 또는 불확실성 원칙으로도 알려진 불확실성 원칙은 1927 년 독일 물리학자인 Werner Heisenberg의 진술입니다. 이론적으로도 물체의 위치와 속도는 정확하게 측정 할 수 없다고 말합니다. 실제로, 정확한 위치와 정확한 속도의 개념은 본질적으로 적용되지 않습니다.
이 원칙은 일상 생활에서 분명하지 않습니다. 일반적인 물체에 대한이 개념에 의해 제안 된 불확실성은 눈에 띄게 충분히 작기 때문에 자동차의 위치와 속도를 모두 측정하는 것은 간단합니다. 전체 규칙에 따르면 위치 및 속도 불확실성의 산물은 미세한 물리적 수량 또는 상수 (h/4π)와 같거나 더 큰 경우, 여기서 H는 플랑크의 상수 또는 약 6.6 × 10-34J.S). 매우 작은 질량을 가진 원자 및 아 원자 입자의 경우에만 불확실성의 산물이 중요해질 수 있습니다.
Heisenberg 불확실성 원칙
Heisenberg의 불확실성 원칙에 따라 물체의 위치와 운동량을 올바르게 측정하거나 계산하기는 어렵습니다. 이 원칙은 물질의 파도와 입자의 이중 특성을 기반으로합니다. 거시적 세계에서 Heisenberg의 불확실성 원리는 무시 될 수 있지만 (비교적 큰 질량을 가진 물체의 위치와 속도의 불확실성은 최소화됩니다), 양자 세계에서는 매우 중요합니다. 원자와 아 원자 입자는 질량이 거의 없기 때문에 위치 정확도의 개선은 속도와 관련된 불확실성의 상승과 일치합니다.
Heisenberg의 불확실성 원리는 양자 역학의 기본 아이디어로 동시에 하나 이상의 양자 변수를 측정하는 것이 불가능한 이유를 설명합니다. 불확실성 원리의 또 다른 의미는 유한 한 시간 동안 시스템의 에너지를 정확하게 측정하는 것이 어렵다는 것입니다.
Heisenberg 불확실성 원리의 공식 및 적용
이 이론에서 Δxxrepresents는 위치에서 측정 실수를 제공하는 반면, ΔPrepresents Momentum 측정 오류. 이 원칙의 결과로, 우리는 다음을 쓸 수 있습니다.
ΔX X ΔPHOH/4π
우리가 모멘텀이 p =mv임을 알 수 있듯이, Heisenberg의 불확실성 원리 공식은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.
Δx x Δmv≥h/4π
Heisenberg 원리는 매우 작은 파동을 가진 거시적 입자가 아닌 이중 성숙한 미세 입자에만 적용됩니다.
Heisenberg 불확실성 원리의 파생
측정을 수행 할 때마다 운영자는 양자 시스템을 나타내는 상태 벡터에서 작용하는 것이 최초의 이론적 이정표라는 것을 이해합니다. 위치 운영자는 (모자가 운영자임을 나타냅니다) :
x^=x
양자 시스템의 상태에 x를 곱하면 위치를 얻습니다. 운동량에 대한 연산자는 다음과 같습니다.
ρ^=-ñ*∂/∂x
이곳에서 호환되지 않는 관측 가능성에 대한 논쟁이 그림에 들어옵니다. 관찰 가능성과 관련된 연산자에게 0이 아닌 통근자가있는 경우 확실하게 볼 수 없습니다. 두 연산자의 경우 정류자는 다음과 같이 정의됩니다.
[a^, b^] =a^b^-B^a^
일반화 된 불확실성 원칙 공식은 우리가 측정하려는 관찰 가능성에 해당하는 두 연산자 의이 정류자를 지원합니다. 위치와 모멘텀을위한 통근자를 찾는 방법을 살펴 보겠습니다 :
Heisenberg 불확실성 원리 방정식
Heisenberg의 불확실성 원리는 양자 시스템의 본질을 정확하게 반영하는 수학적 진술입니다. 결과적으로, 우리는 두 가지 일반적인 불확실성 원리 방정식을 자주 분석합니다. 그들은 다음과 같습니다.
예제
를 사용한 Heisenberg 불확실성 원리의 설명전자기 방사선 및 작은 물질 파의 질량/ 운동량 및 파동 특성이 모두 존재합니다. 거시적 물질 파의 위치와 속도/운동량은 동시에 올바르게 계산할 수 있습니다. 예를 들어, 움직이는 자동차의 위치와 속도는 최소한의 오류로 동시에 결정할 수 있습니다. 그러나 입자의 위치를 고정하고 작은 입자에서 동시에 속도/운동량을 감지하는 것은 불가능합니다.
원자에서 전자의 질량은 991 × 10-31kg이다. 이러한 작은 입자는 육안으로 보이지 않습니다. 전자는 밝은 빛이 충돌하여 조명 될 수 있습니다. 전자의 위치는 조명의 도움으로 식별되고 측정 될 수 있습니다. 식별을 돕는 동안 밝은 광원의 충돌은 전자의 운동량을 증가시켜 초기 위치에서 멀어지게합니다. 결과적으로 위치가 고정되었을 때 입자의 속도/운동량이 원래 값에서 변경되었을 것입니다.
결과적으로 위치는 정확하지만 속도 또는 운동량 측정의 실수가 발생합니다. 모멘텀의 정확한 측정은 같은 방식으로 위치에 영향을 미칩니다.
결과적으로, 위치 또는 운동량의 정확한 측정 만 한 번에 이루어질 수 있습니다.
두 가지를 동시에 측정하면 위치와 모멘텀 모두에서 오류가 발생합니다. Heisenberg는 위치와 운동량의 동시 측정에서 부정확성을 측정했습니다.
결론
Heisenberg 불확실성 원리는 Quantum Physics의 통계적 특성에서 가장 흥미롭고 중요한 결과 중 하나입니다. 불확실성 원리의 가장 유명한 실현은 양자 시스템의 위치와 운동량을 절대적으로 확실하게 측정 할 수 없다고 주장합니다. 이것은 대중 과학에서 가장 널리 받아 들여지는 실현입니다. 반면에 불확실성 원리는 상당히 넓습니다. 불평등은 전체 불확실성 개념의 또 다른 특징입니다.
