Хольгер.

Почему неопределенность?

Итак, первая попытка.
Почему неопределенность?

В чем основная особенность квантовой механики и вообще микромира по сравнению с нашим миром? Она состоит в том, что если в нашем мире мы при попытке узнать что-нибудь о любом предмете не изменяем его свойств, то в микромире это неверно.
"Почему?" - спросите вы. А вот почему.
Представьте себе, что у вас есть бочка с водой. И вы захотели узнать, какая температура воды в бочке. Что вы делаете? Берете термометр и опускаете его в бочку. Какую температуру он вам покажет?
- Температуру воды в бочке, - скажете вы.
И будете не правы. Потому что как только вы опустите термометр в бочку, между ними начинается процесс теплообмена. И температура воды в бочке меняется. Поэтому измерение меняет свойства системы (конечно, не постоянные - если длина линейки 1 метр, то сколько ее снова не измеряй, она 1 метром и останется). Но почему мы не учитываем это на практике в нашем мире? Потому что мы считаем, что термометр (а также все другие приборы) настолько малы, что не могут "испортить" нашу систему (т.е. существенно изменить ее состояние).
Но так только в нашем мире.

А теперь представьте себе, что мы находимся в микромире. И что энергия передается маленькими, но не бесконечно маленькими порциями - назовем их квантами. И вот вы опустили термометр в бочку с водой, и энергия воды - 100 квантов. Термометр, вообще говоря (если у него температура не равна температуре воды), вступит в обмен и либо передаст, либо заберет по крайней мере 1 квант энергии.
В результате энергия обязательно изменится! Причем до того, как мы начали измерять, мы не можем сказать, в какую сторону она изменится! Именно поэтому в микромире все величины оказываются неопределенными (иногда, конечно, значение величины оказывается идеально точным, как, скажем, в случае равенства температур бочки и термометра, но это специальный случай). И это касается не только температуры, но координаты, скорости и чего угодно.
Причем самый лучший прибор не может достигнуть идеальной точности. Никогда (не школьные погрешности из-за неточных линеек!). И именно эта неточность в определении, например, координат, и приводит к "электронным облакам", о которых пытаются
рассказывать в учебниках. На самом деле "облако" как раз и выражает факт, что тот же электрон может оказаться с ненулевой вероятностью где угодно.

А про то, что такое вероятность, и как она проявляется - в следующий раз.

29 Июня 2001 (14:03:06)

Обсуждение этой лекции вы можете найти здесь:

http://book.by.ru/cgi-bin/book.cgi?book=dekanat&i=