Найти в Дзене
Физхимия Окрест

О необратимости и неопределённости

Один из основных принципов квантовой механики - соотношение неопределённостей Гейзенберга. Оно констатирует тот факт, что невозможно в одном эксперименте ТОЧНО определить одновременно и координату квантовой частицы, и её импульс. Почему? Да потому, что такая частица обладает ещё и волновыми свойствами. Так выражается наука. Невозможно - и всё тут, и незачем тратить время на тонкости: надо конкретные задачи решать. А можно ли обосновать неопределённость на популярном уровне? Попробуем. Что такое эксперимент? Как его провести? Оказывается, для этого надо произвести над объектом определённые действия, которые заставят его каким-то образом отреагировать. Этот отклик системы остаётся только зарегистрировать и главное - ИЗМЕРИТЬ. Но даже на классическом уровне абсолютно точных измерений не бывает, всегда существует ошибка. Эта ошибка фактически и создаёт неопределённость. Так вот в квантовых системах (например, в атомах химических элементов) возникает особая ситуация. Наши действия создают в
Все знают, что нельзя дважды войти в одну и ту же реку. Так вот оказывается, что узнать, в какую - тоже не всегда возможно.
Все знают, что нельзя дважды войти в одну и ту же реку. Так вот оказывается, что узнать, в какую - тоже не всегда возможно.

Один из основных принципов квантовой механики - соотношение неопределённостей Гейзенберга. Оно констатирует тот факт, что невозможно в одном эксперименте ТОЧНО определить одновременно и координату квантовой частицы, и её импульс. Почему? Да потому, что такая частица обладает ещё и волновыми свойствами. Так выражается наука. Невозможно - и всё тут, и незачем тратить время на тонкости: надо конкретные задачи решать. А можно ли обосновать неопределённость на популярном уровне? Попробуем.

Что такое эксперимент? Как его провести? Оказывается, для этого надо произвести над объектом определённые действия, которые заставят его каким-то образом отреагировать. Этот отклик системы остаётся только зарегистрировать и главное - ИЗМЕРИТЬ. Но даже на классическом уровне абсолютно точных измерений не бывает, всегда существует ошибка. Эта ошибка фактически и создаёт неопределённость. Так вот в квантовых системах (например, в атомах химических элементов) возникает особая ситуация. Наши действия создают в них такое возмущение (без которого и отклика не будет!), что она необратимо изменяется. Происходит, как говорят, "редукция волнового пакета". В результате, если мы зафиксируем положение квантовой частицы, то неопределённость её скорости неудержимо устремится к бесконечности. А импульс - это как раз и есть произведение массы частицы на её скорость. И наоборот: если мы точно измерим скорость движения частицы, то к бесконечности рванётся неопределённость её координаты. Именно это и зафиксировано соотношением Гейзенберга: произведение неопределённостей в измерениях координаты и импульса больше или равно некой константе, связанной с постоянной Планка. Значит, если мы знаем, где находится частица, то не можем знать, куда и с какой скоростью она летит. И наоборот. Вот поэтому из квантовой механики исчезает классическое понятие траектории движения, а остаётся только вероятность обнаружить частицу в заданной области пространства. Отсюда и всяческие орбитали, энергетические уровни и т.д.

Но существует ли неопределённость на обычном, классическом уровне? Да, конечно, но тут ей вполне можно пренебречь. Ведь никому же не нужно АБСОЛЮТНО ТОЧНО знать, например, диаметр колеса вагона. Тут и микроны не потребуются. Да и скорость движения автомобиля измерять с точностью до десятых долей км/час никакому автоинспектору даром не надо: уложился водитель в разрешённые 10 (лучше бы 20, конечно) км/час превышения - свободен.

А что же необратимость? Вот с этим всё серьёзно уже и на классическом уровне. Любой процесс производит изменения в системе и в окружающей её среде. И эти изменения, согласно Второму началу термодинамики, принципиально необратимы. То есть, если процесс пошёл, уже невозможно вернуть систему и окружающую среду точно в исходное состояние. И всю энергию процесса невозможно превратить в полезную работу: часть её неминуемо рассеется в виде теплоты. И хаос в системе самопроизвольно (без внешнего воздействия, читай - без совершения над ней работы) может только возрастать. И никакой телевизор никогда самопроизвольно не отремонтируется, самопроизвольно он может только испортиться. Вывод? А работать надо, работать. С умом, конечно.

Повторюсь и буду впредь повторяться: к "лайкам" я отношусь вполне нейтрально. Приятно, конечно, но не более того. А вот возможные комментарии мне интересны: может, напортачила с чем или наврала чего, а то и дополнит кто или поспорит с кем.

Но к теоретикам эфира, доморощенным космогоникам, хулителям врунов-учёных (но не учёных врунов!) и воровской власти просьба: не беспокоиться. С промоушеном своих воззрений, пожалуйста, не сюда.