ハイゼンベルグは、物体の正確な位置と運動量を計算または測定することは不可能であると示唆しました。ハイゼンベルグの不確定性原理は、波動粒子の二重性に基づいています。ただし、粒子の質量が小さいため、巨視的な測定では無視されます。これにより、最終的に速度の不確実性が高まり、位置の精度が解放されます。ハイゼンベルグの不確定性原理は、複数の量子変数を同時に計算できないことを説明しています。
ハイゼンベルグの不確定性原理とは?
ハイゼンベルグの不確定性原理によれば、波と粒子の性質の速度と位置を正確に決定することはほぼ不可能です。この原理は、1927 年にこの不確定性原理を提案した有名なドイツの物理学者 Werner Heisenberg にちなんで知られています。Heisenberg が量子物理モデルを構築したとき、彼はこの原理を定式化し、特定の量の知識を制限するさまざまな基本的な要因を発見しました。
ハイゼンベルグの不確定性原理について
波と粒子の二重性は、ハイゼンベルグの不確定性原理の背後にある理由です。存在するすべての粒子は波に関連付けられており、波のような動作を示します。最も強い、または重要な波のうねりは、これらの粒子が見つかる最も好ましい場所です。波動が激しくなればなるほど、不明瞭な波長が受信されます。最終的に、関連する粒子の運動量が決まります。
不確定性原理には、粒子の位置と運動量の別の表現があります。
ハイゼンベルグの不確定性原理の基本的な概念を理解したので、同じ式と応用に移りましょう。
Δx と Δp がそれぞれ粒子の位置測定と運動量測定の誤差であると仮定すると、
Δx×Δp ≥ h/4π
運動量の式は p =mv であることがわかっているため、ハイゼンベルグの不確定性原理の式は次の形式で書き直すことができます
Δx × Δmv ≥ h/4π
次のように表現することもできます
Δx × Δm × Δv ≥ h/4π
どこで、
Δv は速度測定の誤差を指し、実験全体で質量が一定であるという仮定も考慮します。
次に、方程式は次のように書き換えることができます
Δx × Δv ≥ h/4πm
h =6.626×10-34 ジュール秒、m =9.11×10-31 キログラムである原子軌道の単一電子にハイゼンベルグの不確定性原理を適用するとします。
これらの量でさらに解決する場合
Δx × Δv ≥ 10-4 m2s-1
物質波とは?
物質波は、粒子と波の性質を備えた量子力学理論の中心単位と定義できます。物質波の概念は、1924 年にフランスの物理学者ルイ ド ブロイによって明らかにされたため、ド ブロイ波とも呼ばれます。これらの波は電磁的性質を持たず、宇宙で粒子を見つける明確な確率を表しています。
ハイゼンベルグの不確定性原理はすべての物質波で顕著ですか?
「ハイゼンベルグの不確定性原理はすべての物質波で顕著か?」という質問への答えハイゼンベルグの不確定性原理はすべての物質波に適用されますが、いくつかの制限があります。この原理は、物質の波のような位置と運動量、または時間とエネルギーのさまざまな特性の測定誤差を決定するのに役立ちます。ただし、質量の大きい物質はハイゼンベルグの不確定性原理を満たさないため、物質波の質量に関して制限があります。その位置と運動量の測定値の誤差は比較的最小限です。簡単に計算できるように、それらは無視できます。
それどころか、電子のような小さな質量に関しては、ハイゼンベルグの不確定性原理によって表されるように、計算の誤差は顕著で重大です。一言で言えば、ハイゼンベルグの不確定性原理はすべての物質波に適用可能であると言えますが、小さな質量を扱う際には重要な価値を保持しています。
結論
ハイゼンベルグの不確定性原理は、物質科学の重要な概念です。それは、物質波の相互に関連する物理的寸法をエラーなしで、または完全な正確さで同時に計算することはほぼ不可能であると述べています。ただし、ハイゼンベルグの不確実性原理は、「ハイゼンベルグの不確実性原理はすべての物質波で顕著ですか?」など、いくつかの疑問を提起します。ハイゼンベルグの不確定性原理は、質量が非常に小さい物質波にのみ適用され、運動量や速度などのコアの相対的な物理的寸法を計算する際に大きな誤差が生じる可能性があります。
