Dantist
Мастер
(1534)
16 лет назад
Есть такая штука, как принцип неопределенности: нельзя одновременно сказать, что электрон двигается с такой-то скоростью И что он находится конкретно где-то с произвольно большой точностью. Можно найти либо одно, либо другое.
Чтобы определить, где находится частица (причем, не обязательно электрон) , нужно как-то на него "посмотреть". Причем, как бы ни ставился эксперимент, в любом случае будет в конце концов послана какая-то частица для определения положения электрона. Например, мы посылаем простой фотон; фотон, рассеявшись на электроне, попадает на какой-нибудь регистрирующий прибор. Но тут.. . чем точнее мы хотим определить, где находился электрон, тем меньшей длины волны нужно посылать фотон. Дело в том, что фотон не даст разрешающей способности больше, чем половина длины его волны - этот же принцип лежит в основе ограничения увеличения микроскопов - можно добиться любого увеличения, но четкость при этом останется плохой. Поэтому мы берем в эксперименте фотон с меньшей длиной волны. При этом получается, что фотон имеет большую энергию: E=hw. Эту энергию получит электрон, увеличив свою кинетическую энергию.
То есть, мы узнали точнее, где он находился (фотон как бы "четче"), но сообщили какую-то скорость электрону. теперь у него четко определенное положение, но неизвестно, какая скорость. И чем точнее мы знаем, где он, тем хуже знаем, какая у него скорость.
И как бы не ставился эксперимент, все равно останется неопределенность.
В атомах этот принцип тоже работает: если бы мы знали, что электрон находится в ядре, то получается, что у него бесконечно неизвестная скорость - он бы вылетел из ядра, какое бы ни было притяжение. А с другой стороны, как только электрон оказывается не в ядре, а где-то (неизвестно, где) рядом, неопределенность в скорости падает, и частица удерживается кулоновским притяжением к ядру. Короче, когда мы пытаемся вдавить электрон в ядро, у него возрастает скорость. Поэтому атомы до определенной степени являются несжимаемыми.. .
А вообще, тут много еще чего интересного, но это уже не объяснить на пальцах.
Источник: Йа
Корпускуляр
Гений
(68497)
16 лет назад
Это не совсем так. При желании можно, приложив изощренные усилия, сравнительно точно указать, в какой точке находится электрон в данный момент времени, но невозможно определить, где он окажется через микросекунду. Эта особенность микромира носит название принцип неопределенностей Гейзенберга. И возникает данный принцип по следующей причине.
Допустим, в некоторой точке экспериментальной камеры с абсолютным вакуумом находится неподвижный электрон (хотя в действительности электрон полностью неподвижным быть не может и всегда движется, хоть и медленно, но в данном случае мы рассматриваем идеализированный вариант) . Где именно он находится, мы не знаем. И чтобы определить его местоположение, мы начинаем посылать в камеру лучи света. Посылаем в одну точку и ничего не находим. Посылаем в другую, снова ничего не находим. Наконец, перебрав миллиард точек, получаем из миллиард первой отраженный сигнал: это световой луч отразился от находящегося там электрона. Но вследствие того, что световой луч имеет вполне определенную частоту и длину волны, мы определяем местоположение электрона с погрешностью не менее длины волны светового луча (грубо говоря, луч света имеет некоторую ширину и вот эта ширина и отвечает за возникающую погрешность) . Чтобы снизить длину волны λ и через нее ширину луча, надо увеличить частоту v: вспомните формулу λ=c/v. Если сделать частоту очень высокой, тогда длина волны окажется очень малой и местоположение электрона определится очень точно. Но с другой стороны, энергия светового кванта прямо пропорциональна частоте E=hv. Поэтому когда с неподвижным электроном сталкивается световой луч такой высокой частоты, он передает электрону столь громадный импульс, что тот моментально отлетает в сторону. И где он окажется в следующую микросекунду - один бог знает.
Сразу скажу, что такое объяснениие достаточно грубое и в реальности все происходит сложнее. Но для человека, незнакомого с квантовой физикой, оно на первых порах вполне подходит.
Виктор Андриеш
Гуру
(2571)
16 лет назад
"Нельзя точно наверняка сказать где находится" не только электрон, но и протон, нейтрон и еще 400 открытых элементарных частиц! Физика микромира (квантовая механика) уже сто лет извращается над здравым смыслом, придумывая волновые функции, якобы точно описывающие движение невидимых микрочастиц. Когда дело дошло до абсурда, она сама провозгласила новый принцип неопределенностей Гейзенберга, который гласит, что положение частицы невозможно определить точнее длины волны света. Нет ничего глупее этого принципа (потому что частицы сами являются волнами со своей длиной, зависящей от энергии и массы) ! Благодаря этой уступке, сделанной самой себе, в определении положения частиц, квантовая механика продлила себе жизнь еще на некоторое время! Иначе ее давно бы поперли из науки за ее детские пифагорейские игры в квантовые магические числа и новые мировые константы, вроде постоянной Планка!..