به نقل از «عصر ایران»

"اصل عدم قطعیت" یعنی چه؟

تاریخ انتشار: ۲ آذر ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۴۶۵۹۰۳

    عصر ایران - اصل عدم قطعیت (Uncertainty principle) یکی از اصول مکانیک کوانتومی است که ورنر هایزنبرگ (1976-1901)، فیزیکدان آلمانی، آن را در سال 1927 مطرح کرد.

    مطابق این اصل، ما نمی توانیم سرعت و موقعیت ذراتی مانند فوتون (Photon) یا الکترون (Electron) را اندازه گیری کنیم.

    الکترون و فوتون، ذراتی زیراتمی و بنیادی هستند.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

ذرات کوچک‌تر از اتم را ذرات زیراتمی می‌نامند که به دو دسته تقسیم می‌شوند: ذرات بنیادی و ذرات ترکیبی.

  ذرات بنیادی غیر قابل تقسیم‌اند ولی ذرات ترکیبی متشکل از چند ذرۀ بنیادی‌اند. مثلا پروتون و نوترون، دو ذرۀ زیراتمی ترکیبی‌اند ولی الکترون و فوتون، چنانکه گفتیم، دو ذرۀ زیراتمیِ بنیادی‌اند.

    اما ذره چیست؟ ذره مقداری بسیار جزئی یا بخش گسستۀ نسبتا کوچکی از ماده است که می‌‌‌‌‌توان ویژگی‌هایی مانند حجم یا جرم را به آن نسبت داد. ذرات بر اساس حجمشان به ذرات زیراتمی (مانند الکترون)، ذرات میکروسکوپی (مانند اتم و مولکول) و ذرات ماکروسکوپی (مانند پودر و مواد ریزدانه) تقسیم می‌شوند.

    در مکانیک، منظور از ذره، جسمی است که برای مدل‌سازی آن بتوان از ابعاد آن صرف نظر کرد و تنها برای آن جرم در نظر گرفت. در نتیجه، دَوَران برای ذره، بی‌معنی است.

  اگرچه مکانیک کوانتوم و اصل عدم قطعیت عمدتا مطعوف به مطالعۀ ذرات زیراتمی‌اند یا دست کم خاستگاه و مبنای پیدایش‌شان توجه به ذرات زیراتمی بوده، ولی هر چیزی در این جهان، اگر در مدل‌های علمی مصداق ذره واقع شود، یعنی بتوان جرم و دَوَران آن را نادیده گرفت، مشمول اصل عدم قطعیت خواهد بود.

هایزنبرگ

  هایزنبرگ در مطالعاتش متوجه شد که "نظریه" باید مشخص کند که از راه "آزمایش" چه چیزهایی را می‌توان دانست. اگر نظریۀ کوانتومی درست باشد، نباید بتوانیم هم مکان و هم تکانه را با هر دقتی که می‌خواهیم اندازه بگیریم.

  هایزنبرگ می‌خواست بفهمد که از نظر فیزیکی چرا چنین است. فرض کنید ابتدا بخواهیم مکان الکترون را اندازه بگیریم. به لحاظ اصولی، یکی از راه‌ها این است که به الکترون نور بتابانیم، سپس از پشت میکروسکوپ نگاه کنیم بینیم الکترون کجاست. اما دستگاه‌های اپتیکی توان تفکیک محدودی دارند و این باعث می‌شود که میزان دقت در تعیین مکان چیزها هم محدود باشد.

  دقت ما از طول موج نوری که به کار می‌بریم بیشتر نمی‌تواند باشد. البته یک راه افزایش دقت این است که از طول موج‌‌های کوتاه‌تر استفاده کنیم. در این جاست که پای پرتوهای گاما به میان می‌آید زیرا بسامد این پرتوها بسیار زیاد و طول موجشان کم است.

  با این حال این چاره‌جویی خرجی به گردن ما می‌گذارد که از رفتار ذره‌ای الکترون‌ها ناشی می‌شود؛ زیرا برای اینکه الکترون را ببینیم باید الکترون دست کم یک فوتون را به میکروسکوپ برگرداند. اما فرمول پلانک می‌گوید که هر چه بسامد فوتون بیشتر باشد، انرژی‌ای که حمل می‌کند بیشتر است. بنابراین هر چه طول موج را کمتر کنیم حرکت الکترون، در اثر برخورد آن با فوتون، آشفته‌تر می‌شود. در نتیجه معرفت ما به مقدار تکانۀ الکترون بعد از اندازه‌گیری مکان آن هم کمتر می‌شود.

  بین افزایش دقت در اندازه‌گیری مکان و کاهش دقت در معرفت ما به تکانه یک رابطۀ آلاکلنگی هست. این واقعیت اساس اصل عدم قطعیت است: نمی‌توان در یک زمان به مکان و تکانۀ الکترون علم کامل داشت.

  به عبارت دیگر: یا می‌دانیم که الکترون کجاست، اما نمی‌دانیم چه کار می‌کند؛ یا می‌دانیم که چه کار می‌کند، اما نمی‌دانیم کجاست. در جهان کوانتومی، بیشترین کاری که از ما برمی‌آید رسیدن به دانش نصفه‌نیمه است.

 

  این دانش نصفه‌نیمه یکی از ویژگی‌های کوانتومی است. مشاهده‌پذیرها به صورت جفت‌هایی هستند که از لحاظ معرفتی مانعة‌الجمع‌اند. در زندگی روزمره نمونه‌هایی از این نوع رفتار را در موسیقی می‌توان دید. نمی‌شود هم زمانِ دقیقِ به صدا در آمدن یک نت را تعیین کرد و هم ارتفاعِ آن را.

  برای تعیین ارتفاع نت باید بسامد صوت را تحلیل کرد، و برای این کار باید به مدتی که چندین نوسان را در بر می‌گیرد به آن نت گوش داد تا بتوان تخمین درستی به عمل آورد.

  علت این محدودیت این است که صوت سرشت موجی دارد، و اگر مسائل اندازه‌گیری را در مکانیک کوانتومی از دیدگاه مکانیک موجی بررسی کنیم، همین نوع ملاحظات باز ما را به اصل عدم قطعیت می‌رساند.

  پشت کشف هایزنبرگ یک داستان جالب هم وجود دارد. او در آن زمان در پژوهشکدۀ نیلز بور در کپنهاگ کار می‌کرد. بور عاشق بحث‌های بی‌پایان بود و بخصوص به بحث با هایزنبرگ جوان علاقه داشت. پس از مدتی، صحبت‌های بی‌پایان بور هایزنبرگ را از کار و زندگی انداخت.

  این بود که وقتی بور برای گذراندن تعطیلات به اسکی رفت هایزنبرگ از این فرصت استفاده کرد و به سر کار خود برگشت و مقاله‌ای را که دربارۀ عدم قطعیت نوشته بود تمام کرد! اما وقتی بور برگشت، فهمید که هایزنبرگ در یک جای کار اشتباه کرده است. البته اشتباه قابل رفع بود و نتیجۀ نهایی هم با اصلاحیۀ بور تغییری نکرد.

  این اشتباه کوچک خطایی بود در محاسبۀ توان تفکیک دستگاه‌های نوری. اتفاقا هایزنبرگ پیش از آن هم سر همین موضوع گرفتاری پیدا کرده بود. کار پایان‌نامۀ دکتری‌اش را در مونیخ به راهنماییِ آرنولد زومرفلد (1951-1868)، که یکی از هواداران اصلی نظریۀ قدیم کوانتوم بود، انجام می‌داد.

   از آنجایی که هایزنبرگ نظریه‌پرداز درخشانی بود، زیاد برای کارهای تجربی، که آن هم البته جزوی از پایان‌نامه‌اش بود، خودش را به زحمت نمی‌انداخت. ویلهلم وین، همکار تجربی‌کارِ زومرفلد، این نکته را فهمیده بود. او از رفتار غرورآمیز هایزنبرگِ جوان خوشش نمی‌آمد و تصمیم گرفت در جلسۀ دفاع مچ او را بگیرد.

  بنابراین در جلسۀ دفاع، او از هایزنبرگ خواست که توان تفکیک دستگاه‌های نوری را محاسبه کند. هایزنبرگ نتوانست و همین مستمسکی برای وین شد که پس از پایان جلسه، اصرار کند که هایزنبرگ باید به خاطر اشتباهش رد شود. اما زومرفلد اصرار داشت که او باید قبول شود. بالاخره با هم کنار آمدند و هایزنبرگی که بعدا جایزۀ نوبل گرفت، به دکترایش رسید، ولی با پایین‌ترین نمره.

  به هر حال اصل عدم قطعیت، مطابق تقریر هایزنبرگ، این واقعیت را تبیین می‌کند که چرا یک فیزیکدان نمی‌تواند به طور دقیق، کمیت‌های مرتبط با یک الکترون را اندازه‌گیری کند. تا قبل از ارائۀ مکانیک کوانتوم، تصور بر این بود که تمامی ویژگی‌های یک جسم در لحظه را می‌توان با دقت قابل قبولی اندازه‌گیری کرد.

  فیزیک نیوتونی حدی را برای دقت در اندازه‌گیری کمیت‌های فیزیکی یک جسم در نظر نمی‌گیرد. ولی هایزنبرگ با "آزمایش‌های ذهنی" خود نشان داد که مشخصه‌های یک ذره را با دقتی "محدود" می‌توان اندازه‌گیری کرد و از آن "حد" فراتر نمی‌توان رفت. این وضع باعث می‌شود که اطلاعات ما دربارۀ یک ذره همواره در حد مشخصی باقی بماند.

  از اصل عدم قطعیت دو تفسیر وجود دارد. مطابق دیدگاه هایزنبرگ، ما انسان‌ها نمی‌توانیم همزمان سرعت و مکان الکترون یا هر ذرهٔ دیگری را با دقت یا قطعیت دلخواه معین کنیم.

  اما دیدگاه دوم می‌گوید این اصل راجع به محدودیت دانشمندان در اندازه‌گیری کمیت‌های خاصی از سیستم نیست، بلکه امری است راجع به طبیعت و ذات خود سیستم. یعنی هر سیستمی در جهان هستی اساسا چنین وضعیت و کیفیتی دارد.

  مطابق این تفسیر دوم، اصل عدم قطعیت نه حاکی از ناتوانی انسان در تعیین همزمان سرعت و مکان ذرات، بلکه دربارۀ پدیده‌ یا وضعیتی است که ذاتیِ جهان هستی است.

 

 

 

 

منبع: عصر ایران

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.asriran.com دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «عصر ایران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۴۶۵۹۰۳ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

مراقب این قاتل خاموش باشید

به گزارش «تابناک» به نقل از مهر، مریم طاهرخانی، فشارخون بالا را عامل اصلی بروز بیماری‌های قلبی و عروقی و مرگ و میر دانست و اظهار کرد: نشانه‌هایی از ابتلاء به فشارخون بالا ممکن است در برخی بیماران دیده شود که از جمله آن می‌توان به سردرد، تپش قلب، احساس فشار در قفسه سینه، تنگی نفس، تهوع، استفراغ، سرگیجه، تاری دید، گُرگرفتگی و قرمزی صورت و خونریزی بینی یا چشم اشاره کرد.

این متخصص بیماری‌های قلب و عروق ادامه داد: هیچکدام از این نشانه‌هایی که به آن اشاره شد، اختصاصی نیستند و صرفاً برای مشکوک شدن به وجود خطر پرفشاری خون نباید منتظر بروز این علامت‌ها بود.

طاهرخانی، تنها راه تشخیص پرفشاری خون را، اندازه گیری آن با دستگاه‌های فشارسنج عنوان کرد و افزود: افراد می‌توانند برای اندازه‌گیری فشارخون به مطب پزشک مراجعه کنند، یا به کمک دستگاه هولتر فشارخون در خارج از مطب و در یک بازه زمانی طولانی مدت فشارخون خود را پایش کنند، همچنین امکان اندازه‌گیری فشار به کمک دستگاه‌های ترجیحاً اتوماتیک در منزل نیز وجود دارد.

عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی اظهار کرد: توصیه می‌شود از فشارسنج‌های بازویی استفاده شود و فرد حتماً پنج دقیقه به حالت نشسته و در حالت استراحت قرار گیرد، علاوه بر این، افراد باید توجه داشته باشند تا نیم ساعت قبل از اندازه گیری فشار، ورزش نکنند و چای و قهوه نیز ننوشند.

وی درباره نحوه اندازه‌گیری صحیح فشار خون، عنوان کرد: فشارخون باید دو یا سه بار گرفته شود؛ میانگین دو عدد نزدیک به هم، فشارخون بیمار را نشان می‌دهد ضمناً بهتر است از هر دو دست فشار گرفته شود و اگر فشار دو دست با یکدیگر مغایرت داشت، معیار، دستی است که فشار بالاتری دارد.

طاهرخانی، افزود: اتحادیه جهانی فشارخون بالا (World Hypertension organization)، فشار بزرگ‌تر مساوی ۱۴۰ روی ۹۰ میلی متر جیوه را پرفشاری خون تعریف کرده است بنابراین اگر فشار فردی در منزل بزرگ‌تر مساوی ۱۳۵ روی ۸۵ میلی متر جیوه بود، باید به پزشک مراجعه کند، البته تشخیص فشارخون بر اساس یک بار اندازه گیری داده نمی‌شود.

فلوشیپ اقدامات مداخله‌ای قلب و عروق، با اشاره به اینکه درمان فشارخون در افراد به تشخیص پزشک به طور معمول پس از دو تا سه بار ویزیت پزشک به فاصله یک تا چهار هفته و یا اندازه گیری فشارخون با هولتر، آغاز می‌شود، گفت: البته اگر فشارخون در رنج خطر باشد و عوارض ناشی از فشارخون در ارگان‌های حیاتی دیده شود، باید در همان ابتدا درمان شروع شود

عضو هیئت علمی دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی تصریح کرد: بنا به توصیه اتحادیه جهانی فشارخون بالا، افراد بالغ بالای ۱۸ سال باید غربالگری فشارخون شوند؛ به این ترتیب که افراد ۱۸ تا ۳۹ سال هر سه تا پنج سال باید فشارشان را اندازه بگیرند و اگر در حد نرمال بود، سه تا پنج سال بعد، مجدد ارزیابی کنند.

وی ادامه داد: این افراد اگر به علت وزن بالا (توده بدنی ( BMI) بالاتر از ۲۵)، یا ماکسیمم فشار بین ۱۳۵ تا ۱۳۹ و مینیمم فشار ۸۵ تا ۸۹ میلی متر جیوه در معرض ابتلاء به فشارخون بالا هستند، باید به صورت سالانه پایش شوند، افراد بالای ۴۰ سال نیز باید هرسال فشارخون خود را اندازه‌گیری کنند.

طاهرخانی با بیان اینکه فشار خون بالا سالانه بیش از ۱۰ میلیون مرگ و میر را به خود اختصاص می‌دهد، به راه‌های پیشگیری از فشار خون در افراد اشاره کرد و گفت: حفظ وزن مطلوب، اصلاح سبک زندگی، پرهیز از رژیم غذایی ناسالم مثل مصرف غذاهای سرخ کردنی، چرب، آماده و کنسروی، حذف اسیدهای چرب ترانس، خودداری از مصرف الکل و دخانیات و پرهیز از مصرف نمک بیش از یک قاشق چایخوری از جمله اقداماتی است که در راستای پیشگیری از ابتلاء به پرفشاری خون بسیار کمک کننده خواهد بود.

متخصص بیماری‌های قلب و عروق با اشاره به اینکه هدف سازمان بهداشت جهانی، کاهش ۲۵ درصدی ابتلاء به فشارخون بالا تا سال ۲۰۲۵ است، بیان کرد: این مهم با تشخیص زودهنگام و کنترل به موقع بیماری امکان پذیر است، یکی از اقدامات در این راستا، کنترل فشارخون بیمارانی است که به هر بهانه‌ای به مراکز درمانی و کلینیک‌ها مراجعه می‌کنند، بسیج عمومی و راه‌اندازی کمپین‌های اطلاع رسانی اهمیت فشارخون و تشخیص و درمان به موقع آن، می‌تواند در افزایش سواد سلامت مردم نیز مؤثر باشد.