Ako som v minulom článku sľuboval, napíšem článok o základe kvantovej fyziky a ďalšie pokusy. Budem sa snažiť povedať všetko na začiatok jednoduhšie a potom to rozviť.
Čo je to heisenbergov princíp neurčitosti?
- Ako som už vyššie spomínal, je to jav, od ktorého sa rozvinula kvantová fyzika. Hovorí v skratke o tom, že častica sa môže nachádzať na viacerých miestach naraz, ale k tomu neskôr.
Experimentálny dôkaz k tomúto princípu
(skúsim to vysvetliť pomocou obrázkov)
Najprv vám predstavím moju symboliku (aparatúru):
Začnem tým, že si postavíme celú aparáturu.
To znamená, že laser z ukazovátka nam prechádza pomedzi tienidlá, ktoré od seba nie sú veľmi ďaleko. Úsudok každého človeka by povedal, že čím bližšie k sebe dáme tienidlá, tým menší (užší) bude obraz laseru. Je to pravda, ale len do určitého momentu. V momente, kde Δx bude príliš malé, ale stálením bude prechádzať laser, začnú sa diať zázraky, veci, ktoré by očakával málokto - heisenbergov princíp neurčitosti začne fungovať. AKO?
Teda tým, že sa Δx zmenšuje, obraz laseru sa začne v určitom bode rozširovať. Ale prečo?
Viem že asi nie je dobré vás hneď zaťažovať "zložitými" vzorcami, ale k tomuto to asi patrí, aby ste si vedeli predstaviť, o čo ide.
kde Δx je priestor, ktorým fotóny prechádzajú, Δp je hybnosť fotónov, h s čiarkou je redukovaná planková konštanta, ku ktorej sa dostaneme neskôr, predstavuje 1.0545×10-34
(je to opäť jednoducho povedané a nie presne je to tak.)
Čo to znamená? Ak ste to pochopili v zmysle, že ak je priestor príliš malý, tak sa musí zvýšiť hybnosť častice alebo niečo v tomto zmysle, nepochopili ste to až tak zle, ale teraz príde jeden mindblow.
Povedali by ste, že obraz sú vlastne rôzne častice, ktoré sa nejako odchýlili z letu, lenže to tak nie je. Vlastne je to jeden fotón, ktorý je aj tam, aj tam, aj tam, aj tam aj tam...... Vytvorený vzor vlastne predstavuje pravdepodobnosť toho, kam by ta častica dopadla.
Zatiaľ vám to možno nedáva zmysel, ale postupom času sa dostane k záverom, kde to naozaj pochopíte.
Nesmieme zabúdať, že fotóny laseru nie sú ani častica, ani vlna. Môžete argumentovať, že definícia je - že je to elektromagnetická vlna, ale stále je to vlna, ktorá sa v niektorých prípadoch správa ako častica.
Tu treba pochopiť, ako to funguje, prečo častica, prečo vlna.
Predstavte si, že máte delo na elektróny (ktoré sú v podstate ten istý prípad ako svetlo, taktiež vlna aj častica). Pred delo postavíte stenu, na ktorej by ste mohli detekovať, kam elektrón dopadol. Vystrelíte elektróny. V tom, ako budú letieť, sú vlny, sú na viacerých miestach naraz, ale dopadnú len na jedno miesto, každý elektrón cestuje viac cestami naraz ako vlna, ale dopadne vždy len na jedno miesto. Je to ako keby kričíte na 100 ľudí, okolo každého to prejde, ale bude to počuť len jeden.
Ako som už spomenul, reálne zatiaľ túto vedomosť nevyužijete, ale pri ostatných javoch (ako je kvantové previazanie, kvantové tunelovanie atď..) sa k tomu dostaneme. Najprv musíte zvládnuť toto.
No, teraz tá trošku ťažšia časť, ale mali by ste to skúsiť pochopiť, pretože to bude užitočné v ďalších článkoch.
Čo zatiaľ vieme?
- Častica môže byť na viacerých miestach naraz, ale až v tom momente, kedy ju začneme meriať na URČITOM mieste, vtedy sa jej "hmotná realita" objaví tam.
Čo to znamená pre model atómu? Všetko. Tzv. Bohrov model atómu, ktorý vás v škole naučili, v teórií funguje, ale v kvantovej fyzike nestačí.
Len pre predstavu ako vyzerá naozajstný model atómu - čím svetlejšie, tým väčšia šanca toho, že tam bude elektrón. (zase jednoducho povedané, nevadí :-) )
Párkrát si to prečítajte, rozmýšlajte nad tým. Zajtra skúsim napísať príspevok o kvantovom tunelovaní, potom o tom, ako slnko funguje vďaka tunelovaniu a tam sa už dostaneme aj k praxi s týmto princípom. Ďakujem za čítanie a prajem pekný zvyšok dňa.
Ilustračné foto:"Southern Lights" od NASA's Earth Observatory
