KβΑνΤικΗ ΦυσΙκή (part I-AΡΧΗ ΤΗΣ ΑΒΕΒΑΙΟΤΗΤΑΣ)

Τι είναι  η Κβαντική Φυσική(κβαντομηχανική);
   Είναι η θεωρία που περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν τα μόρια,τα άτομα και τα υποατομικά σωματίδια.Στο κβαντικό βασίλειο τα πράγματα είναι πολύ παράξενα και δεν μοιάζουν να συμπεριφέρονται όπως τα μακροσκοπικά αντικείμενα.Για ένα υποατομικό σωματίδιο υπάρχει η πιθανότητα να βρίσκεται σε δυο ή και σε πολύ περισσότερα μέρη ταυτόχρονα σε αντίθεση με μια μπάλα μπιλιάρδου.Επίσης ταξιδεύει μέσω πιθανών διαδρομών και δεν ακολουθεί μια συγκεκριμένη διαδρομή όπως εμείς με το αμάξι μας.

   Σύμφωνα με τη θεωρία τα σωματίδια συμπεριφέρονται συχνά ως κύματα και περιγράφονται από κυματοσυναρτήσεις που προβλέπουν τις ιδιότητες,όπως η θέση και η ταχύτητα που είναι πιθανό να έχουν.Επίσης θεωρείται θεμελιώδης θεωρία αφού όταν πηγαίνουμε στον μακρόκοσμο οι νόμοι της κβαντομηχανικής συγκλίνουν με αυτούς της κλασσικής μηχανικής.Άρα οι νόμοι του Νεύτωνα για παράδειγμα δεν είναι τίποτα άλλο παρά μια υποπερίπτωση της κβαντικής θεωρίας σε μακροσκοπική κλίμακα.Στον κόσμο των πολύ μικρών δεν ισχύει η κλασσική μηχανική.

Τι είναι η αρχή της αβεβαιότητας;
  Η αρχή της αβεβαιότητας ή αλλιώς αρχή της απροσδιοριστίας διατυπώθηκε από τον Γερμανό φυσικό Werner Heisenberg και είναι μια συνέπεια της κβαντικής φυσικής.Η αρχή αυτή υποστηρίζει ότι υπάρχει ένα όριο στο πόσο ακριβείς μετρήσεις μπορούμε να προβλέψουμε για τη θέση και την ορμή ενός σωματιδίου,για παράδειγμα ενός ηλεκτρονίου γύρω από ένα άτομο.Έτσι λοιπόν όσο περισσότερες πληροφορίες αποκτούμε για τη θέση ενός σωματιδίου άλλες τόσες χάνουμε για την ορμή του.Η ιδιότητα αυτή δε σχετίζεται με τις δυνατότητες των οργάνων μέτρησης,με τα πειραματικά σφάλματα και δεν είναι μια αδυναμία του ανθρώπου,αλλά αντιπροσωπεύει μια θεμελιώδη αρχή της φύσης.


Μια άλλη συνέπεια της αρχής είναι ότι όσο πιο εγκλωβισμένο σε μια πεπερασμένη περιοχή είναι ένα κβαντικό σωματίδιο τόσο πιο ενεργητικό γίνεται(αυξάνεται η ενέργειά του).Έτσι λοιπόν μπορεί να εξηγηθεί και το μέγεθος των πυρηνικών ενεργειών.Τα πυρηνικά σωματίδια είναι εγκλωβισμένα σε μια περιοχή εκατό χιλιάδες φορές μικρότερη από το άτομο(πυρήνας) και αυτό τα κάνει να είναι πολύ πιο ενεργητικά από τα ηλεκτρόνια που είναι περιορισμένα σε μεγαλύτερο χώρο.Δηλαδή ο πυρήνας είναι γίγαντας ενέργειας επειδή είναι νάνος μεγέθους.

Ισχύει και για τα μακροσκοπικά αντικείμενα η αρχή της αβεβαιότητας;
Από τη στιγμή που αποτελεί θεμελιώδη νόμο της φύσης ισχύει τόσο για τα μικροσκοπικά όσο για τα μακροσκοπικά αντικείμενα!Ας δούμε τώρα τι αποτελέσματα θα μας δώσει η εφαρμογή της αρχής της απροσδιοριστίας σε ένα μακροσκοπικό αντικείμενο.Ας πάρουμε ένα μόριο σκόνης που ζυγίζει 1 γραμμάριο και έχει μέγεθος της τάξης των  10^-4 cm=0,0001cm τότε η εξίσωση θα μας δώσει ότι η αβεβαιότητα της ταχύτητας Δu θα είναι ίση με 10^-23cm/s=0,00000000000000000000001 cm/s!Δηλαδή είναι τόσο μικρή η αβεβαιότητα που μπορούμε να εφαρμόσουμε τους νόμους της κλασσικής μηχανικής για να την υπολογίσουμε.
Επομένως η αβεβαιότητα για μακροσκοπικά αντικείμενα είναι τόσο μικρή που είναι αδύνατο να γίνει παρατηρήσιμη.Έτσι η ταυτόχρονη μέτρηση της θέσης και της ταχύτητας ενός δρομέα είναι κάτι πολύ εύκολο.