המודל האטומי הייזנברג (1927) הציג את עקרון אי הוודאות של אורביטלים אלקטרונים סביב גרעין האטום. הפיזיקאי הגרמני הבולט הניח את היסודות של מכניקת הקוונטים כדי להעריך את התנהגות החלקיקים התת אטומיים המרכיבים אטום.
עקרון הוודאות של ורנר הייזנברג מצביע על כך שלא ניתן לדעת בוודאות את המיקום ולא את המומנטום הליניארי של אלקטרון. אותו עיקרון חל על המשתנים זמן ואנרגיה; כלומר, אם יש לנו מושג לגבי מיקום האלקטרון, לא נדע את המומנטום הליניארי של האלקטרון, ולהיפך.
ורנר הייזנברג
בקיצור, לא ניתן לחזות בו זמנית את הערך של שני המשתנים. האמור לעיל אינו מרמז על כך שלא ניתן יהיה לדעת במדויק אף אחד מהגדלים הנזכרים לעיל. כל עוד זה בנפרד, אין מניעה להשיג את ערך הריבית.
עם זאת, אי וודאות מתרחשת כשמדובר בידיעה בו זמנית של שני כמויות מצומדות, כמו מיקום ותנופה, וזמן יחד עם אנרגיה.
עיקרון זה מתעורר כתוצאה מהנמקה תיאורטית לחלוטין, כהסבר היחידי שניתן לתת סיבה לתצפיות מדעיות.
מאפיינים
במארס 1927 פרסם הייזנברג את עבודתו בנושא התפיסה התפיסתית של הקינמטיקה והמכניקה התיאורטית הקוונטית, שם פירט את עקרון אי הוודאות או חוסר הקביעה.
עיקרון זה, הבסיסי במודל האטומי שהציע הייזנברג, מאופיין באופן הבא:
- עקרון הוודאות מתעורר כהסבר המשלים את התיאוריות האטומיות החדשות אודות התנהגות האלקטרונים. למרות השימוש במכשירי מדידה ברמת דיוק ורגישות גבוהה, אי-קביעות עדיין קיימת בכל מבחן ניסיוני.
- בשל עקרון אי הוודאות, בעת ניתוח שני משתנים קשורים, אם יש לך ידע מדויק על אחד כזה, אי הוודאות לגבי הערך של המשתנה האחר תגבר.
- לא ניתן למדוד את המומנטום ומיקומו של אלקטרון, או חלקיק תת-אטומי אחר.
- הקשר בין שני המשתנים ניתן על ידי אי שוויון. לדברי הייזנברג, תוצר הווריאציות של המומנטום הליניארי ומיקומו של החלקיק תמיד גדול יותר מהמרכיב בין קבוע הקרש (6.62606957 (29) × 10-34 ז'ול x שניות) לבין 4π, כמפורט בביטוי המתמטי הבא:
האגדה המתאימה לביטוי זה היא הבאה:
∆p: אי-קביעה של הרגע הליניארי.
∆x: חוסר קביעה של העמדה.
h: הקבוע של הקרש.
π: מספר pi 3.14.
- לאור האמור לעיל, לתוצר של אי הוודאות יש גבול נמוך יותר היחס h / 4π, שהוא ערך קבוע. לפיכך, אם אחת המגדלות נוטה לאפס, על האחרת לעלות באותה פרופורציה.
- קשר זה תקף לכל זוגות הכמויות הקנוניות הצמודות. לדוגמא: עקרון הוודאות של הייזנברג חל באופן מושלם על צמד זמן האנרגיה, כמפורט להלן:
בביטוי זה:
∆E: חוסר קביעת אנרגיה.
∆t: אי-קביעות של זמן.
h: הקבוע של הקרש.
π: מספר pi 3.14.
- ממודל זה עולה כי דטרמיניזם סיבתי מוחלט במשתנים קנוניים מצומדים אינו אפשרי, מכיוון שכדי לבסס קשר זה צריך להיות בעל ידע על הערכים הראשוניים של משתני המחקר.
- כתוצאה מכך, המודל של הייזנברג מבוסס על ניסוחים הסתברותיים, בגלל האקראיות שקיימת בין המשתנים ברמות תת אטומיות.
בדיקות ניסיוניות
עקרון הוודאות של הייזנברג מופיע כהסבר היחיד האפשרי לבדיקות הניסוי שהתקיימו בשלושת העשורים הראשונים של המאה ה -21.
לפני שהייזנברג הצהיר את עקרון אי הוודאות, ההצהרות שהיו בתוקף באותה תקופה העלו כי המומנטום הליניארי, המיקום, המומנטום הזוויתי, הזמן, האנרגיה, בין היתר, עבור חלקיקים תת-אטומיים הוגדרו באופן מבצעי.
המשמעות הייתה שהתייחסו אליהם כאילו היו פיזיקה קלאסית; כלומר, ערך ראשוני נמדד והערך הסופי נאמד על פי הנוהל שנקבע מראש.
בכך משתמע הגדרת מערכת הפניה למדידות, מכשיר המדידה ואופן השימוש במכשיר האמור, בהתאם לשיטה המדעית.
בהתאם, המשתנים שתוארו על ידי חלקיקים תת אטומיים היו צריכים להתנהג בצורה דטרמיניסטית. כלומר, היה צורך לחזות את התנהגותה בצורה מדויקת ומדויקת.
עם זאת, בכל פעם שבוצעה בדיקה מסוג זה, לא ניתן היה להשיג את הערך התיאורטי המוערך במדידה.
המדידות עוותו בגלל התנאים הטבעיים של הניסוי והתוצאה שהתקבלה לא הייתה מועילה להעשיר את תיאוריית האטום.
דוגמא
לדוגמא: אם מדובר במדידה של מהירות ומיקום של אלקטרון, הגדרת הניסוי צריכה להרהר בהתנגשות של פוטון אור עם האלקטרון.
התנגשות זו גורמת לשינוי במהירות ובמיקום המהותי של האלקטרון, עימו משתנה אובייקט המדידה על ידי תנאי הניסוי.
לפיכך, החוקר מעודד את התרחשותה של שגיאה ניסיונית בלתי נמנעת, למרות הדיוק והדיוק של המכשירים בהם נעשה שימוש.
מכניקת הקוונטים שאינה מכניקה קלאסית
בנוסף לאמור לעיל, עקרון אי-הנחישות של הייזנברג קובע כי בהגדרה, מכניקת הקוונטים פועלת באופן שונה מהמכניקה הקלאסית.
כתוצאה מכך, ההנחה היא כי ידע מדויק על מדידות ברמה התת אטומית מוגבל על ידי הקו הדק המפריד בין מכניקה קלאסית וקוונטית.
מגבלות
למרות ההסבר על אי-קביעותם של חלקיקים תת-אטומיים וביסוס ההבדלים בין מכניקה קלאסית לקוונטית, המודל האטומי של הייזנברג אינו מקים משוואה אחת שתסביר את האקראיות של תופעה מסוג זה.
יתר על כן, העובדה שהקשר נוצר באמצעות אי שוויון מרמזת שמגוון האפשרויות לתוצר של שני משתנים קאנוניים מצומדים אינו מוגדר. כתוצאה מכך, חוסר הוודאות הגלום בתהליכים תת אטומיים הוא משמעותי.
מאמרי עניין
המודל האטומי של שרדינגר.
מודל האטומי של דה ברוגלי.
המודל האטומי של צ'אדוויק.
המודל האטומי של פרין.
המודל האטומי של תומסון.
המודל האטומי של דלתון.
מודל אטומי של דיראק ירדן.
מודל אטומי של דמוקריטוס.
המודל האטומי של בוהר.
מודל אטומי של זומרפלד.
הפניות
- ביילר, ר '(1998). ורנר הייזנברג. Encyclopædia Britannica, Inc. התאושש מ: britannica.com
- עקרון אי הוודאות של הייזנברג (נ '). התאושש מ: hiru.eus
- García, J. (2012). עקרון הוודאות של הייזנברג. התאושש מ: hiberus.com
- מודלים אטומיים (sf). האוניברסיטה האוטונומית הלאומית במקסיקו. מקסיקו DF, מקסיקו. התאושש מ: asesorias.cuautitlan2.unam.mx
- ורנר הייזנברג (נ '). התאושש מ-: the-history-of-the-atom.wikispaces.com
- ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). פלאנק קבוע. התאושש מ: es.wikipedia.org
- ויקיפדיה, האינציקלופדיה החופשית (2018). הקשר הבלתי מוגדר של הייזנברג. התאושש מ: es.wikipedia.org