Heisenbergの不確実性原理
遊びの核となる原則は、 heisenbergの不確実性の原則です 。粒子の位置と運動量(したがって速度)の両方を完全に正確に知ることはできないと述べています。 1つを正確に決定すればするほど、他方を正確に決定できません。
測定位置が速度に影響する理由
1。波粒子の二重性: すべての量子粒子と同様に、電子は波粒子の二重性を示します。それらは、定義された位置を持つ粒子として、および定義された運動量を持つ波(速度に関連)の両方として行動します。
2。相互作用としての測定: 電子の位置を測定しようとすると、必然的に対話します。この相互作用は、その波のような性質を混乱させます。
3。波の崩壊: 測定の行為により、電子の波動関数は「崩壊」を強制します。これは、複数の可能な位置の重ね合わせから単一の明確な位置に移行することを意味します。
4。運動量の不確実性: この波動関数の崩壊は、電子の運動量に不確実性をもたらします。この不確実性は、位置測定の精度に反比例します。位置測定が正確になればなるほど、運動量の不確実性(したがって速度)が大きくなります。
アナロジー
海に特定の波を見つけようとしていることを想像してください。ブイを使用してその位置をマークできます。しかし、ブイを配置する行為は波を破壊し、その方向と勢いを変えます。
結論
電子の位置を測定すると、波粒子の二重性と避けられない測定の相互作用により、本質的にその速度に影響します。これは量子力学の基本原則であり、亜原子の世界を理解することに深い意味を持っています。