Γιατί η αρχή της αβεβαιότητας είναι σημαντική μόνο για την κίνηση υποατομικών σωματιδίων αλλά αμελητέων μακροσκοπικών αντικειμένων;

Η αρχή της αβεβαιότητας δηλώνει ότι δεν μπορούμε να γνωρίζουμε τόσο τη θέση όσο και την ορμή ενός σωματιδίου με απόλυτη βεβαιότητα. Όσο περισσότερο γνωρίζουμε για ένα, τόσο λιγότερο γνωρίζουμε για το άλλο. Αυτή η αρχή είναι σημαντική για υποατομικά σωματίδια αλλά αμελητέα για μακροσκοπικά αντικείμενα λόγω των ακόλουθων λόγων:

1. Planck Constant:

* Η αρχή της αβεβαιότητας διέπεται από τη σταθερά Planck (H), η οποία είναι απίστευτα μικροσκοπική (6.626 x 10^-34 J S).

* Για μακροσκοπικά αντικείμενα, η μάζα (m) είναι πολύ μεγάλη σε σύγκριση με το h. Επομένως, η αβεβαιότητα στη θέση (ΔX) και η ορμή (ΔΡ) καθίσταται πρακτικά ασήμαντη.

2. Κλίμακα παρατήρησης:

* Η αρχή της αβεβαιότητας είναι πιο αισθητή στο κβαντικό επίπεδο, όπου τα μήκη κύματος των σωματιδίων είναι συγκρίσιμα με το μέγεθος του ίδιου του αντικειμένου.

* Για μακροσκοπικά αντικείμενα, τα μήκη κύματος είναι απίστευτα μικρά σε σύγκριση με το μέγεθός τους. Επομένως, η αβεβαιότητα στη θέση και την ορμή καθίσταται πρακτικά άσχετη.

3. Η κλασική φυσική είναι μια καλή προσέγγιση:

* Για μακροσκοπικά αντικείμενα, η κλασική φυσική (Newtonian Mechanics) παρέχει μια εξαιρετική προσέγγιση της συμπεριφοράς τους.

* Η αρχή της αβεβαιότητας είναι ένα κβαντικό φαινόμενο και τα αποτελέσματά του είναι ουσιαστικά καλυμμένα από την κλασική περιγραφή των μακροσκοπικών αντικειμένων.

Παράδειγμα:

Σκεφτείτε ένα μπέιζμπολ.

* Ακόμη και μια μικρή αβεβαιότητα στη δυναμική της (ΔΡ) θα ήταν απίστευτα μικροσκοπική λόγω της μεγάλης μάζας της.

* Η αβεβαιότητα στη θέση της (ΔX) θα ήταν ακόμη μικρότερη, καθιστώντας την πρακτικά αμελητέα.

Ως εκ τούτου, μπορούμε να περιγράψουμε με ακρίβεια την κίνηση ενός μπέιζμπολ χρησιμοποιώντας κλασσική φυσική χωρίς να εξετάζουμε την αρχή της αβεβαιότητας.

Σε αντίθεση:

Για ένα ηλεκτρόνιο, η αρχή της αβεβαιότητας είναι σημαντική.

* Λόγω της μικρής του μάζας, μια μικρή αβεβαιότητα στην ορμή (ΔΡ) μπορεί να οδηγήσει σε σημαντική αβεβαιότητα στη θέση της (ΔX).

* Αυτή η αβεβαιότητα είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων και είναι απαραίτητη για την κβαντική μηχανική.

Συμπέρασμα:

Η αρχή της αβεβαιότητας είναι ένα θεμελιώδες κβαντικό φαινόμενο που διέπει τη συμπεριφορά των σωματιδίων σε ατομικό και υποατομικό επίπεδο. Ωστόσο, τα αποτελέσματά του είναι αμελητέα για μακροσκοπικά αντικείμενα λόγω των σημαντικά μεγαλύτερων μαζών τους και του γεγονότος ότι η κλασική φυσική παρέχει μια καλή προσέγγιση για τη συμπεριφορά τους.