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軌道の概念が量子力学で無意味であるのはなぜですか?

軌跡の概念は、古典的なメカニズムで理解しているように、意味がないではありません 量子力学では、それは著しく異なります 多くの場合、該当なし 。その理由は次のとおりです。

1。波粒子の二重性:

- 量子力学では、粒子は波のような特性を示します。これは、古典的な粒子のような明確な経路に従わないことを意味します。それらの位置と勢いは、決定論的な軌跡ではなく、確率分布によって説明されます。

- 水の波を想像してください - それには単一の道がありませんが、むしろ広がり、その周囲と相互作用します。同様に、量子粒子の位置と運動量が確率雲で塗りつぶされます。

2。 Heisenbergの不確実性原則:

-Heisenbergの不確実性の原則は、完全な精度で粒子の位置と勢いの両方を同時に知ることはできないと述べています。これにより、正確な軌跡を定義する能力が根本的に制限されます。

- 粒子の位置を非常に正確に測定しようとすると、必然的にその勢いを乱し、将来の道を不確実にします。逆に、その勢いを正確に測定すると、その場所に関する情報が失われます。

3。量子トンネル:

- 量子トンネルは、粒子が古典的な粒子に克服できない潜在的な障壁を通過できる現象です。これは、粒子が障壁を「ジャンプ」するように見えるため、再び連続的な軌跡の概念に反します。

4。量子重ね合わせ:

- 量子粒子は複数の状態に同時に存在する可能性があります(重ね合わせ)。これは、一度に複数のパスを取ることができることを意味し、単一の決定論的な軌跡を定義することを不可能にします。

ただし、別の意味ではあるが、量子力学では「軌跡」について話す方法があります:

* 確率軌跡: 特定の時間に宇宙の特定の時点で粒子を見つける可能性について話すことができます。これらの確率は時間とともに進化し、統計的な意味で粒子の「軌跡」の感覚を与えてくれます。

* 量子軌道: 特定の理論的枠組みでは、連続測定の影響を受ける量子粒子の軌跡を定義することができます。ただし、これらの軌跡は決定論的ではなく、むしろ確率論的であり、量子力学の固有のランダム性を反映しています。

要約:

古典的な軌跡のアイデアは量子力学に直接適用されませんが、量子粒子の動きを理解するために確率的または統計的アプローチを使用できます。量子の世界は本質的に確率的で不確実であり、明確に定義された軌道の概念が古典的なカウンターパートと根本的に異なることを覚えておくことが重要です。

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