Papel de Mecánica
¿Hay algo seguro en el mundo?
Como todo el mundo sabe, en marzo de 1927, Heisenberg propuso otra relación de incertidumbre en la mecánica cuántica en su artículo "El contenido perceptivo de la cinemática y la dinámica de la teoría cuántica". Heisenberg creía que cuando entra en el campo macroscópico de la investigación científica. En el campo microscópico, uno encontrará la contradicción de que los instrumentos de medición son macroscópicos, mientras que los objetos de investigación son microscópicos. En el mundo microscópico, para partículas con masas extremadamente pequeñas, los instrumentos macroscópicos no tienen ningún impacto en las partículas microscópicas. y el punto no se puede controlar, por lo que el resultado de la medición no es exactamente el mismo que el estado original de la partícula. Por lo tanto, en sistemas microscópicos, no se pueden utilizar medios experimentales para medir con precisión la posición y el momento, el tiempo y la energía de partículas microscópicas al mismo tiempo. A partir de una derivación matemática, Heisenberg dio una relación de incertidumbre: . Para algunos pares de cantidades físicas de partículas microscópicas, aquí se refieren a la posición y el momento, el tiempo y la energía, que no pueden tener valores definidos al mismo tiempo. Cuanto más segura es una de las cantidades, más incierta es la otra. La llamada relación de incertidumbre se debe principalmente al hecho de que la constante h de Planck hace que los resultados cuánticos sean diferentes de los resultados clásicos. Si h es cero, no hay restricciones fundamentales en la medición, que es el punto de vista clásico; si h es pequeño, en situaciones macroscópicas, la relación entre el impulso y la posición o la energía y el tiempo aún se puede determinar simultáneamente con gran precisión, pero en situaciones microscópicas, no se puede medir al mismo tiempo. Los experimentos han demostrado que el comportamiento futuro de un sistema microscópico sólo puede determinarse mediante la probabilidad de los resultados de la observación. La relación de incertidumbre se considera una característica objetiva de las partículas microscópicas.
Después de que Heisenberg propuso la relación de incertidumbre, inmediatamente despertó fuertes repercusiones entre la Escuela de Copenhague, Pauli aclamó "este es el amanecer de la mecánica cuántica" y Bohr intentó resumirla filosóficamente. En septiembre de 1927, Bohr propuso el famoso "principio de complementariedad" en la Conferencia Internacional de Física celebrada en Como, Italia, para explicar la dualidad onda-partícula de las características básicas de los fenómenos cuánticos. Cree que el espacio y el tiempo de los fenómenos cuánticos son los. La ley de conservación de coordenadas y el impulso y la ley de conservación de la energía no se pueden manifestar en el mismo experimento al mismo tiempo, sino que solo pueden surgir en condiciones experimentales mutuamente excluyentes. No se pueden unificar ni unificar en la imagen. Sólo pueden expresarse mediante los conceptos clásicos mutuamente excluyentes de ondas y partículas. Aunque los dos conceptos de ondas y partículas son mutuamente excluyentes, son indispensables para describir los fenómenos cuánticos. Por lo tanto, Bohr creía que los dos se complementan y que la mecánica cuántica es la teoría definitiva de los fenómenos cuánticos. El "principio de complementariedad" es esencialmente un principio filosófico conocido como la "interpretación de Copenhague" de la mecánica cuántica. Después de la década de 1930, se convirtió en la interpretación "ortodoxa" de la mecánica cuántica, que Bonn llamó "el pináculo de la filosofía científica moderna".
En octubre de 1927, en la Quinta Conferencia de Física de Solka en Bruselas, la mecánica cuántica fue La interpretación de Copenhague fue aceptada por muchos físicos, pero algunos, como Einstein, también se opusieron firmemente. Para ello, Einstein diseñó cuidadosamente una serie de experimentos ideales en un intento de trascender las limitaciones de las relaciones inciertas y exponer las contradicciones lógicas de la teoría de la mecánica cuántica. Bohr, Heisenberg y otros compararon la teoría cuántica con la teoría de la relatividad, que refutó favorablemente a Einstein. En la Sexta Conferencia de Física de Solka en octubre de 1930, Einstein se devanó los sesos y propuso un experimento ideal de una "caja de fotones", que planteaba un severo desafío a la mecánica cuántica. La estructura de la caja de fotones es muy simple: se cuelga una caja de una balanza de resorte y un dispositivo como el obturador de una cámara controla la emisión de fotones en la caja. El tiempo de emisión de cada fotón lo controla el obturador. La masa de toda la caja reducida por la emisión de fotones se puede leer en la escala de resorte según la famosa relación masa-energía de Einstein: Se obtiene la energía del fotón. De esta forma, en principio, no existen problemas de tiempo y energía que no puedan determinarse simultáneamente.
Se dice que a Bohr le salió espuma por la boca cuando vio este dispositivo. Después de una infusión de oxígeno durante el rescate de emergencia y de pensar mucho toda la noche, Bohr finalmente trajo al salvador Jaja, resultó ser Einstein. Mi teoría general de la relatividad. Después de emitir fotones, la reducción de masa de la caja de fotones se puede medir con precisión, pero el equilibrio del resorte se contrae y la energía potencial gravitacional disminuye. Según la teoría de la gravedad de la relatividad general, el reloj de la caja funcionará más lento. el tiempo es incierto.
Esta vez le tocó a Einstein vomitar sangre durante tres días. El experimento por el que tanto había trabajado resultó ser una maravillosa prueba de la incertidumbre de la mecánica cuántica, e incluso fue registrado abiertamente por. Bohr y otros en sus artículos.
Dado que existe una relación de incertidumbre en el estado micro, ¿existe todavía una relación de incertidumbre en el estado macro? De esto deberíamos poder concluir: por supuesto, existe una relación incierta. Cuando hacemos experimentos, una vez que llega el momento de procesar los datos experimentales, también debemos calcular la incertidumbre correspondiente. ¿Por qué es esto? Todos los resultados de las mediciones tienen errores, y los errores existen en todos los experimentos científicos y procesos de medición de principio a fin. Cualquier instrumento de medición, entorno de medición, método de medición o la capacidad de observación del medidor no pueden ser absolutamente rigurosos, lo que hace que la medición inevitablemente vaya acompañada de errores. Por tanto, analizar los diversos errores que pueden ocurrir en las mediciones, eliminar sus efectos en la medida de lo posible y estimar los errores que no se pueden eliminar en los resultados de las mediciones son tareas esenciales en los experimentos físicos y en muchos experimentos científicos. Sin embargo, sólo podemos hacer nuestro mejor esfuerzo para reducir el error, pero no podemos eliminarlo.
De lo anterior se puede ver que no hay nada que se pueda medir con precisión en el mundo. Como dice el refrán, el mundo está dialécticamente unificado, las cosas se influyen entre sí y existe tanto la relatividad como el absoluto. La relación incierta entre las cosas se debe a que son relativas y absolutas. Los datos aparentemente absolutos de los que solemos hablar, como cuánto pesa algo, qué tan alto es, etc., son en realidad relativos. En un cierto período de tiempo, el objeto tiene la mayor probabilidad de tender a un cierto valor, por lo que llamamos a este valor el valor relativamente preciso en este período, que es inherentemente imposible de medir con precisión. Hay interacciones entre cosas, y debido a que las interacciones son concretas, son limitadas y tienen cierto significado cognitivo, mientras que la ontología es abstracta, por lo que son infinitas y no tienen ningún significado cognitivo definido; Por lo tanto, no hay ciertas cosas en el mundo.
Referencias:
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