اصل عدم قطعیت چیست؟

0

سال اکتشاف: ۱۹۲۷

این کشف چه می‌گوید؟

غیر ممکن است که موقعیت و جهت حرکت ذرات بنیادین (مانند الکترون) را بتوان همزمان مشخص نمود

چه کسی آن را کشف کرد؟ ورنر هایزنبرگ Werner Heisenberg

تبلیغ: دوره آموزش الکترونیکی: پداگوژی، ابزارها و تولید محتوای آموزشی

ورنر هایزنبرگ برای کشف اصل عدم قطعیت شهرت دارد که می‌گوید غیر ممکن است هم شتاب (حرکت) و هم موقعیت ذرات بنیادین را در یک زمان تعیین کرد. زیرا تلاش برای تعیین یکی، دیگری را به نحوی غیرقابل پیش‌بینی تغییر می‌دهد. این نظریه نقطهٔ عطفی در علم محسوب می‌شود. برای اولین بار مشخص شده بود که نمی‌توان بطور دقیق و کامل جهان را مشاهده و اندازه‌گیری کرد. هایزنبرگ نشان داد که دانشمندان در نقاط بخصوص می‌باید عقب بنشیند و برای تبیین جهان از معادلات ریاضی استفاده کنند.

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ موقعیت علت و معلول را که ۲۵۰۰ سال اساسی‌ترین پایهٔ تحقیقات علمی بود و می‌گفت در سطح ذرات بنیادین، برای هر علت، احتمال ثابتی از یک معلول پیش‌بینی شده وجود دارد، بی ارزش کرد.


در پاییز ۱۹۲۶ ورنرهایزنبرگ نامه‌ای از فیزیکدان مشهور ماکس پلانک دریافت کرد. نامه پر بود از ستایش‌هایزنبرگ به دلیل ارایهٔ مقالهٔ «مکانیک ماتریکس» Matrix: محاسبات جامعه و فاضله که هایزنبرگ روی آن کارکرده بود. این پنجمین نامه ستایش آمیزی بود که هایزنبرگ در آن هفته از فیزیکدان معروف دریافت کرده بود.

اما احساس عمیق نگرانی‌هایزنرگ، با دریافت نامه‌ها کاهش پیدا نکرده بود. او که در معادلات ماتریکس غرق شده بود متوجه شد که به مرزهای دشوار علم نزدیک شده است و نقاطی در علم وجود دارد که غیر ممکن است بتوان دقیق بود و دقیق عمل کرد. ترس عمیقی پایهٔ اعتقادات علمی هایزنبرگ را به لرزه در آورده بود، او در میان نور و تاریکی معلق مانده بود. اگر نظر او درست بود علم به دیواری غیرقابل عبور رسیده بود.

بزرگترین تردید فیزیک در آن زمانه مربوط به شکل اتم می‌شد. آیا اتم همانند توپی متشکل از پروتون‌ها بود که پوسته‌ای از الکترون‌ها – آن طور که نیلز بور ادعا داشت – به دور آن در گردش بودند، یا الکترون‌ها امواج انرژی بودند که دور هستهٔ مرکزی می‌چرخیدند؟ هایزنبرگ تصمیم گرفت به آنچه شناخته شده بود بسنده کند – که وقتی الکترون‌ها (در هرجا که بودند) تحریک می‌شدند، بسته‌های انرژی با فرکانس بخصوص، آزاد می‌کردند. هایزنبرگ تصمیم گرفت معادلاتی را تنظیم کند که نتیجهٔ نهایی خطوط طیف نوری این انرژی منتشر شده است را شرح دهد.

او برای استخراج معادلاتی که شامل فرکانس، موقعیت و شتاب باشد به آنالیز ماتریکس متوسل شد. معادلات به دست آمده، در عین حال که نتایج خوبی به دست می‌داد، بنظر غریب و غیر معمول می‌آمد. هایزنبرگ که از ارزش آنها مطمئن نبود می‌خواست آنها را از بین ببرد اما نسخه‌ای از آنها را برای ولفگانگ پاولی فیزیکدانی که مورد اعتمادش بود فرستاد. پاولی فوراً ارزش کار هایزنبرگ را تشخیص داد و آن را به فیزیکدان‌های دیگر هم گزارش کرد.

کشف هایزنبرگ را تشخیص داد و آن را به فیزیکدان‌های دیگر هم گزارش کرد.

کشف هایزنبرگ که مکانیک ماتریکس خوانده می‌شد شهرتی آنی برای او به همراه آورد اما نتایج حاصله از این معادله بر نگرانی هایزنبرگ افزود. او متوجه شد به دلیل ماهیت ماتریکس محاسبات و ارزیابی موقعیت ذرات، می‌تواند بر ارزیابی شتاب ذره (حرکت ذره) تأثیر بگذارد و بر عکس. یعنی هر قدر یک مقوله را بهتر می‌شناخت، شناخت او از مقولهٔ دیگر کمتر می‌شد. هر قدر موقعیت ذره را بهتر مشخص می‌کرد شتاب آن نامشخص‌تر می‌شد. هر قدر شتاب را بهتر مشخص می‌کرد، موقعیت ذره نامعلوم تر می‌شد.

هایزنبرگ بطور تصادفی اصل عدم قطعیت را کشف کرده بود. او بر اندیشهٔ قطعیت کامل جهان خط بطلان کشید. بناگاه روشن شد که توانایی علم برای مشاهده و اندازه‌گیری جهان حد معینی دارد. برای اولین بار مشخص می‌شد، نقاطی در علم وجود دارد که دانشمندان نمی‌توانند پا به آن بگذارند و وقایعی هست که نمی‌توانند ببینند. علت و معلول به علت و احتمال وجود معلول، مبدل شد. مبانی اساسی علم فیزیک دگرگون شد تحقیقات مشکل‌تر شد و درها و راه‌های جدید برای فهم و پیشرفت باز شد. از آن پس اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مبنای راهنمای تحقیقات ذره‌ای گردید.


موضوعات مورد علاقهٔ ورنر، ریاضیات، فیزیک و مذهب بود، اما او در مدرسه در تمام درس‌ها نمرات خوبی می‌گرفت توانایی او در ریاضیات آن قدر بود که در سن شانزده سالگی معلم ریاضی یکی از اقوام خود شد که در دانشگاه حساب جامعه می‌خواند.

ممکن است شما دوست داشته باشید

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.