در این قسمت از کلاس درس کوانتوم به سراغ یکی از ایده های بنیادی و البته عجیب، یعنی اصل عدم قطعیت هایزنبرگ می رویم و آن را کالبدشکافی می کنیم. با دیپ لوک همراه باشید…
ترتیب مقالات کلاس درس کوانتوم به شکل زیر است که تاکنون، سه قسمت از آن منتشر شده است. در قسمت چهارم، اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را بررسی می کنیم.
- مقدمه (معرفی مکانیک کوانتوم- کوانتش انرژی-مدل اتمی بور)
- دوگانگی موج-ذره (آزمایش یانگ – اثرفوتوالکتریک-موج مادی)
- تابع موج (معرفی تابع موج – برهم نهی کوانتومی
- اصل عدم قطعیت هایزنبرگ
- تونل زنی کوانتومی
- اسپین
- تقارن
- فرمیون ها
- بوزون ها
- درهم تنیدگی کوانتومی
- افت و خیر خلاً (ذرات مجازی- اثر کاسمیر- تابش هاوکینگ)
- کامپیوترهای کوانتومی
- پارادوکس های کوانتومی
- تفسیرهای مختلف نظریه ی کوانتوم
معرفی اصل عدم قطعیت
در سال ۱۹۲۷ جوان نابغه ای به نام ورنر هایزنبرگ برای اولین بار، پای اصل عدم قطعیت را به فیزیک باز کرد. ابتدا این اصل را با یک جمله ی ساده تعریف کرده و سپس به سراغ توضیح مفصل آن می روم. اصل عدم قطعیت یک واقعیت بسیار مهم را به شما گوشزد می کند :
طبیعت، به شما اجازه نمی دهد همه چیز را به صورت یکجا در موردش بدانید، اما موضوع جالب تر هم می شوذ اگر بدانید طبیعت حتی خودش هم در مورد خودش، همه چیز را یکجا نمی داند!!
این یعنی اصل عدم قطعیت به زبان ساده. حال اجازه دهید با یک آزمایش ساده، آن را کمی روشن تر کنیم. فرض کنید یک تفنگ الکترونی داریم که به وسیله ی آن، الکترون ها را از درون یک شکاف کوچک شلیک می کنیم. در پشت شکاف و در فاصله ی معینی، یک صفحه ی آشکارسازی وجود دارد. در واقع این صفحه مکان الکترون هایی که از شکاف عبور می کنند را مشخص می کند. اگر از کلاس درس قبلی یادتان باشد، به دلیل اصل برهم نهی، نمی توانیم مکان برخورد هر الکترون به صفحه آشکارساز را پیش بینی کنیم. اما اگر تابع موج آن را بدانیم، می توانیم احتمال فرود الکترون در یک مکان خاص روی صفحه را محاسبه کنیم.
حالا بیایید شکاف را اندک اندک، کوچک تر کنیم. همه ی ما انتظار داریم که در اثر این کوچکترکردن، الکترون ها هم بخش باریک تری از صفحه ی آشکارسازی را اشغال کنند. در ابتدا، حدس ما درست است و الکترون ها قطعاً بخش باریک تر از صفحه ی آشکارسازی را اشغال می کنند. اما با کوچکتر شدن شکاف و گذشتن از یک مقدار مشخص، نتیجه کاملاً برعکس می شود، یعنی الکترون ها شروع به پخش شدن می کنند! انگار سروکله ی عدم قطعیت پیدا شده است.
اصل عدم قطعیت، بیان می کند که جفت هایی از ویژگی های فیزیکی وجود دارند که نمی توان مقدار دقیق آنها را به طور همزمان بدست آورد. مشهورترین جفت، اندازه حرکت و مکان هستند. اندازه حرکت یا تکانه، حاصلضرب سرعت در جرم است. البته در مورد تکانه، تعریف فیزیکی کاملاً سرراستی وجود ندارد، اما می توان آن را به معنای “شوق حرکت یک شی” دانست. اصل عدم قطعیت می گوید، هرگاه شما یکی از این دو ویژگی را (مکان یا اندازه حرکت) به دقت اندازه گیری کنید، در مورد ویژگی دیگر، دچار بی دقتی خواهید شد. یعنی اگر مکان یک ذره را به صورت کاملاً دقیق اندازه گیری کنید، بی دقتی زیادی در اندازه حرکت به وجود خواهد آمد. پس نمی توانید مقدار دقیق هر دو ویژگی را به طور همزمان در اختیار داشته باشید. اگر یکی از آنها را دقیق تر اندازه بگیریم، عدم قطعیت یا نادقیقی در دیگری بیشتر می شود. جفت ویژگی معروف دیگر، زمان و انرژی هستند و تمام موارد بالا برای این دو کمیت نیز صادق است.
اجازه دهید دوباره به آزمایش بالا بازگردیم. اگر شکاف را باریک تر کنیم، عدم قطعیت در مورد مکان الکترون ها، کاهش می یابد، اما عدم قطعیت اندازه حرکت آنها افزایش یافته و در نتیجه محدوده ی بزرگتری از صفحه ی آشکارساز را اشغال کرده و به اصطلاح پخش می شوند.
کمی کمٌی تر!
شکل ریاضی اصل عدم قطعیت در مورد جفت اندازه حرکت و مکان و همچنین جفت انرژی و زمان یک ذره به صورت زیر بیان می شود:
بنابراین حاصلضرب دو ویژگی مورد نظر، همیشه مساوی یا بزرگتر از مقدار ثابت پلانک کاهش یافته تقسیم بر دو است. شاید بپرسید این روابط چگونه به وجود آمده اند؟ به بیان ساده، این روابط حاصل یک اصل عمومی تر در مکانیک کوانتومی هستند و آن، جابه جایی ناپذیری اپراتورهاست. برای پاسخ دادن به این سوال باید ریشه های ریاضی پیدایش اصل عدم قطعیت هایزنبرگ را بررسی کنیم که این کار را در کلاس های درس تخصصی کوانتوم انجام خواهیم داد.
ریشه ی فیزیکی پیدایش اصل عدم قطعیت
اگر بخواهیم ریشه ی فیزیکی اصل عدم قطعیت را توضیح دهیم، فقط یک انتخاب داریم: دوگانگی موج-ذره. (برای توضیح ببیشتر در مورد دوگانگی موج-ذره، قسمت دوم کلاس درس را مطالعه کنید). برای روشن تر شدن موضوع، باید به تفاوت بین موج و ذره توجه کنیم. در واقع یک ذره، در یک مکان مشخص قرار دارد، در حالیکه موج یک موجود پخش شده در فضاست و محدوده ای از مکان ها را دربر می گیرد. اندازه حرکت یک ذره، محدوده ای از مقادیر را دارد، در حالیکه اندازه حرکت یک موج، کاملاً دقیق و معلوم است. حالا یک موجود چطور می تواند به طور همزمان این دو ویژگی (موج و ذره بودن) را داشته باشد؟ پاسخ مشخص است! یک چیز، هیچ وقت نمی تواند به طور کامل موج یا ذره باشد، بلکه باید مخلوطی از این دو باشد. به همین دلیل است که اصل عدم قطعیت پدیدار می شود. در واقع در دو معادله ی ذکر شده در بالا، مکان (x) مربوط به خاصیت ذره بودن و اندازه حرکت (p) مربوط به خاصیت موج بودن است. شما نمی توانید یک موج خالص ( دقیق ترین x) و یک ذره ی خالص (دقیق ترین p) را به طور همزمان داشته باشید!
یک اشتباه بنیادی
برخی از افراد برای توضیح اصل عدم قطعیت، یک اشتباه بنیادی را مرتکب می شوند. آنها اصل عدم قطعیت را اغلب با اثر ناظر اشتباه می گیرند. اثر ناظر یا مشاهده گر، پدیده ای است که در اثر مشاهده ی سیستم کوانتومی یا به عبارت بهتر، اندازه گیری آن، به وجود می آید. یعنی زمانیکه یک سیستم کوانتومی، مورد اندازه گیری قرار می گیرد،دچار اختلال شده و در نتیجه حالت اصلی آن (قبل از اندازه گیری) تغییر می کند. در واقع اثر ناظر، نتیجه ی اصل برهم نهی است.
استدلال اشتباه افراد (از جمله خود هایزنبرگ!!) این بود که با نگاه کردن به سیستم، فوتون های نوری به الکترون ها برخورد کرده و مکان آنها را تغییر می دهند، در نتیجه اندازه گیری ما باعث به وجود آمدن عدم قطعیت می شود. اما این پدیده، هیج ربطی اصل عدم قطعیت ندارد، زیرا عدم قطعیت در مورد مکان و اندازه حرکت یک ذره ی کوانتومی، همیشه و بدون توجه به حضور یک ناظر یا مشاهده گر رخ می دهد. پس یادمان نرود عدم قطعیت یک ویژگی ذاتی طبیعت بوده و در تاروپود آن تنیده شده است!
گفتگو۶۹ دیدگاه
افرین برشما و دسمریزاد برای زحمتتی که می کشید.
سپاسگزارم دوست خوبم
سلام سرکارخانم ریاحی
من غالبا مقالاتتان را میخوانم هم خوب می نویسید هم مقالات خوب می نویسید اما ببخشید در بخش (احتمالاً این مقالات هم برای شما جذاب خواهد بود) اگر دقت بفرمایید به نظر نمی آید که عناوین تایتل ها زیر عکسها رنگ سبز خیلی واضح نیست و از طرفی چشم را اذیت می کند برای ناظر این نوع رنگ در طیف رنگها از درک شناختی خیلی پایین برخوردار است و هم آزاردهنده است البته باز عذرخواهی میکنم شما استاد مایید . موفق باشید
مرسی از توجهتون دوست خوبم. رنگ مورد نظر هم که فرمودین اصلاح شد
ممنون که به نظرات مخاطبین سایت به این فوریت ارزش میذراید. موفق و پیروز باشید
سلام
سوالی که دارم اینه که خود دستگاه مشاهده گر در آزمایش دوشکاف از چه چیزی ساخته شده و چطور کار میکنه؟چرا هیچ مقاله ای راجع به خود مشاهده گر وجود نداره؟
هر مطلبی که میخونی فقط نوشته پس از مشاهده،موج احتمال فرو میپاشه ولی تو هیچ مطلبی ننوشته که خود این مشاهده چطور صورت میگیره.
به نظرم یکی از مطالب سایت را فقط به بررسی دستگاه های ردیاب و مشاهده گر اختصاص بدید.
دوست خوبم، مسئله ی اندازه گیری در مکانیک کوانتوم، یکی از جنجالی ترین مفاهیم هستش و هنوز در موردش، یک توافق عمومی وجود نداره، در واقع دانشمندان در مورد اینکه دقیقاً در کدوم مرحله از اندازه گیری، فروریزش تابع موج رخ میده، توافق ندارن و در واقع فرآیند اندازه گیری هنوز ابهامات زیادی داره. اما به هر حال سعی می کنم یه مقاله برای روشن تر کردن این فرآیند بنویسم
همه ی اینها درست.
اما در آزمایش دو شکافی بالاخره با یک دستگاه یا با یک روشی عمل مشاهده را انجام دادند.
میخواستم بدونم که این دستگاه چیه؟
اگه منظورتون دتکتور یا آشکارسازه که در آزمایش یانگ، یک فیلم یا صفحه ی آشکارساز موج، نقش دتکتور رو بازی میکنه. اما چیزی که اینجا مهمه، فرآیند اندازه گیریه نه نوع دتکتور به کاررفته
من فکر میکنم در اینجا ما با یک سوء برداشت مواجهه هستیم!!!. ذرپاراگراف اول شما دربحث موج و ذره ظاهرا اون رابطه را با فرمول لویی دوبروی اشتباه گرفتید!!! الکترونها اگر بصورت تکی تکی با آن برخورد شود رفتار ذره ایی دارند اما اگر ما با انسامبلی از ذرات مواجهه باشیم رفتار موجی میبینیم که اگر ازمایش دوشکاف را بدقت مطالعه کنیم میبینم اگر پشت دوشکاف منبع نوری (به عنوان ناظر) قرار دهیم دیگر هیچ اثری از تداخل مشاهده نمی شود بنابراین خود مسله موج -دره ایی که یک فراورده برامده از یک مسله بنیادی در سطح ریزمقیاس به نام ” اندازه گیری” است. برام واقعا عجیبه که شما با این صراحت هایزنبرگ بنده خدا !!! رو محکوم به اشتباه بنیادی میکنید . باور کنید فیزیک پیشه گاههای بزرگان کشورمان هم چنین اعتماد به نفسی رو ندارن!!!!! من فکر میکنم استدلال هیزنبرگ این بود که این یک خطای رایج در انذازه گیری نیست که با پیشرفت تکنولوژی مرتفع شود بلکه یک خطای ذاتی است از این لحاظ که ما در طبیعت همه چیز را اطریق نور که خود محدود و متناهی هست انذازه گیری میکنمیم. اتفاقا این خدمتی بود که انیشتین با اصل موضوعه خود در نسبیت به کوانتوم کرد. اگر نور دارای سرعت نامتناهی بود این محدودیت در انذازه گیری هم وجود نداشت. لطفا منو ببخشید که صریح مینویسم اما اگر قرار آموزش داده بشه سعی کنیم عبارات استاندارد تر و بدون هیچ گونه قضاوت شخصی وارزش گذاری، رو بنویسیم و اگر هم منبع معرفی بشه دیگه شک و شبهه هم ازبین میره. با سپاس از زحمات شما
دوست عزیز منظورتون از پاراگراف اول و رابطه ی مربوط به دوبرروی رو متوجه نشدم، من فقط یه جا رابطه ی ریاضی رو آوردم که همون رابطه ی اصلی اصل عدم قعطیت هست و پاراگراف های اولیه هم برای تفهیم اصل عدم قطعیت هست.
دوم در مورد هایزنبرگ نیازی به اعتماد به نفس نیست، چون آزمایشی که او برای عدم قطعیت مطرح کرد (میکروسکوپ هایزنبرگ) بیانگر این بود که این عدم قطعیت رو مربوط به فرآیند اندازه گیری هم میدونه که بعدها معلوم شد اینطور نیست و بدون اندازه گیری، طبیعت دارای عدم قطعیت هست.
این هم دو مقاله در مورد تفسیرهای اشتباه اصل عدم قطعیت هایزنبرگ:
http://www.scientificamerican.com/article/common-interpretation-of-heisenbergs-uncertainty-principle-is-proven-false/
دقیقا پاراگراف سوم
http://plato.stanford.edu/entries/qt-uncertainty/#HeiArg
پاراگراف پنجم همین سکشن
منظورم ازرابطه دوبروی این بود که این رابطه هست که بطور صریح نشان میده هیچ ذره ای به معنای مطلق ذره نیست وبالعکسش. زیرا در اون رابطه ضرب تکانه (ذره) وطول موج (موج ) میشه یک مقدار ثابت بنیادی . در مورد این لینکی هم گذاشتید خیلی ممنون برام واقعا جالب بود البته توضیح کاملی پیرامون جزیات نمیده اما چیزی که بسیار مشهوده اینه که مسله اندازه گیری الزاما مولد به وجود امدن عدم قطعیت نیست وبه نوعی ظاهرا آزمایشی در تضاد با این ادعا طراحی شده که نشون میده عدم قطعیت در طبیعت در غیاب ناظر هم وجود داره (البته در سطح ریزمقیاس) که اگه تایید نهایی بشه تبعات فلسفی و فیزیکی جالبی باید به دنبال داشته باشه. اما این هم قویا متذکر شوم حالا که بر فرض انکه ریشه عدم قطعیت مسله اندازه گیری نیست نباید دچار هیجان بشیم وبگیم این یک ویژگی ذاتی طبیعته ما بیشتر اوقات که برای دلیل پدیده ای دلیلی نداریم اونو مرتبط به ذات میکنیم. نتیجه گزارش شده در لینک اول ایا در ژورنال معتبری چاپ شده ؟ درضمن اون ازمایش میکروسکوپ هایزنبرگ هم یک ازمایش ذهنی بود. اما وجهه مشترک هر دو تعبیر یعنی هایزنبرگ و نتیجه ازمایشات اخیر فارغ از درستی راجعبه منشاه عدم قطعیت ، اینه که این یک عدم قطعیت رفع نشدنی و به تعبیری ذاتیه به این معنا که در تعبیر هایزنرگ به علت محدویت به وجود امده در اثر برهم کنش بین ناظر و دستگاه و در تعبیر جدید به علت یک محدودیت ماهوی خود طبیعت در خودش و مستقل از ناظر. واقعا جالبه باید بیشتر روش فکر کرد . نویسنده های اون مقاله بدون درر نظر گرفتن این موضوع که دانشجوهای فیزیک نتایج کار افرادی مثل انها را در کتاب های رسمی مکتوب میشه رو میخونن بنابراین در اصل کسان دیگر هستن که دارن پیرامون این مسله اشتباه میکنن . مرسی از شما که باعث شدید من با مسله های عمیقتری مواجهه بشم وسوژه بیشتری برای فکر کردن
دوست عزیز رابطه ای که من گذاشتم دقیقا مربوط به اصل عدم قطعیت هست و رابطه ی دوگانگی موج ذره ی دوبروی این هست: >> اینجا
دوما اینکه کاملاً تایید شده هست که اندازه گیری هیچ تاثیری در به وجود اومدن عدم قطعیت نداره، بلکه این ذات کوانتومی طبیعت هست که دچار عدم قطعیت هست. این چیزیه که از ریاضیات کوانتوم بدست میاد، درست زمانیکه میخوایم روابط جابه جاگری اپراتورهای اندازه حرکت زاویه ای رو بررسی کنیم. بنابراین این عدم قطعیت خود به خود سروکلش در معادلات ظاهر میشه. برای مطالعه ی بیشتر دو تکست بوک مهم رو معرفی میکنم،(که هر دو هم در دانلود کده ی دیپ لوک موجوده و لینکش رو در زیر گذاشتم) جایی که دقیقا اصل عدم قطعیت خودش رو نشون در معادلات پدیدار میشه:
کتاب رویکرد مدرنی بر مکانیک کوانتومی نوشته ی تازوند صفحه ی ۷۸ >> اینجا
کتاب مکانیک کوانتومی نوشته ی مک اینتایر صفحه ی ۵۶ >> اینجا
اون رابطه عدم قطعیتی که نوشتید کاملا درست بود اما من منظورم اینه رابطه دوبروی به زیبای مفاهیم موج و ذره رو نشون میده درواقع برای اولین بار این شازداه فرانسوی بود که برای ذرات هم موج مادی مفروض گرفت که اصلا ماهیت این موج چیه خودش از سوالات باز و بی پاسخ فیزیک کوانتومی هست. بهرحال شما هم لطف کردید رابطه رو معرفی کردید محض اصلاع بنده !!!!!!!!!!!!!بگذریم مناقشه بر سر این مسله نیست. این مطالبی که شما در ادامه نوشتید رو که چیز تازه ای نیست و هردانشجوی کارشناسی میدونه من هم کم وبیش ارشون مطللع ام!!!!!!بازهم مرسی از یاداوری شما . برای معرفی اون دو منبع هم سپاسگزار بخصوص اولی که بعضا در مقطع ارشد جای جی جی ساکورایی تدریس هم میشه. من فکر میکنم من و شما علیرغم برداشت مشترکمان از ان مقاله تجربی پیرامون انتقال آن اختلاف نظر داریم . شما اصرار دارید بگویید اندازه گیری هیچ تاثیری در به وجود امدن عدم قطعیت نداره بلکه این ذات کوانتومی طبیعتو… خانوم ریاحی عزیز این آزمایش با فرض تاییدش(که من هنوز نمیدونم در کدام ژورنال چاپ شد) فقط مثال نقضی هست بر توجیه هایزنبرگ وهیچ بحثی از ذات طبیعت و اینجور چیزانشده بنابراین ما بعداز ۷۰ یا ۸۰ سال شاید هم ۱۰۰فعلا متوجه شدیم توجیه قبلی مان ایراد دارد و جهانشمول نیست بلکه دارای مثال نقضی هست. بنابراین من به عنوان یک دوست وهمکار علمی توصیه میکنم کمی با ادبیات ملایم تری این مباحث را منتقل کنیم چون همه مخاطب های شما یقینا expert نیستند. وحتی الممکن از واژه گان مثلی ذات و این جور چیزا کمتر استفاده کنیم و بحث رو از وضعیت علمیش به فلسفی سوییچ ندیم اجازه دهید در پست بعدی راجع به ریاضیات کوانتوم که شما اشاره کردید کمی توضیح دهم
ریاضیات کوانتوم یک ریاضیات محض ومجردنیست بلکه مبتنی بر شواهد تجربی!!!. اجازه دهید بحث رو بدین شکل آغاز کنم بعداز اینکه لویی دوبروی بحث موج مادی را در دانشگاه پاریس مطرح میکنه که با بی میلی شدید جامعه فیزیک رزوزگارخودش مواجهه میشه (بجز انیشتین که قویا از دوبروی حمایت کرد) دو ازمایش تاریخی ، Davisson-Germer و doubel-slit تایید تجربی بر ادعا دوبروی بودند. اما زبان نظری فیزیک ریاضیات است بلا شک، از اینرو این نتایج شگفت اور میباست فرمولبندی میشد که منجر به فرمول بندی کوانتم در سه شکل، شرودینگری، هایزنبرگی و دیراکی شد. درواق اون روابط جابجاگری که معروف به Dirac-braket هستند تناظر کلاسیکی Poisson-braket هستند. درواقع این ریاضیات ساخته شده تا بتونه فرمولبندی نظری را به وجود بیاره برای توجیه پدیده های طبیعت. برای همین هست که بسیاری فیزیک بنیادی کارها این نظریه را Pragmatism (عمل گرا) میدونن زیرا بسیار خوب کار میکنه وتوجیه میکنه . مسله اندازه گیری و بحث عدم قطعیت بین جفت مشاهده پذیرهای فیزیکی همچنان برقراهست فقط ظاهرا اولی مولد دومی نیست
دوست خوبم، شما با خودتون چند چند هستید؟! این جمله یعنی چی؟ “اون رابطه عدم قطعیتی که نوشتید کاملا درست بود اما من منظورم اینه رابطه دوبروی به زیبای مفاهیم موج و ذره رو نشون میده درواقع برای اولین بار این شازداه فرانسوی بود که…” خب من چیکار به رابطه ی دوبروی دارم؟! من میخواستم عدم قطعیت رو توضیح بدم و رابطه ش رو آوردم که البته شما اشتباه کردید و فکر کردید رابطه ی دوبروی هست!
دوم اینکه من این مطالب رو برای عامه می نویسم، پس مهم نیست که دانشجویان کارشناسی اینها رو میدونن، اون فرض رو برای کلاس درس تخصصی خواهم گذاشت.
سوم اندازه گیری هیچ هیچ هیچ تاثیری بر عدم قطعیت ذاتی طبیعت نداره. در واقع هایزنبرگ در سال ۱۹۲۷ زمانیکه به دنبال حذف مسئله ی مسیر از مکانیک کوانتومی بود، در جاییکه انتظارش رو نداشت به این عدم قطعیت ها رسید و در اون برهه برای توجیه این عدم قطعیت، مسئله ی اندازه گیری رو پیش کشید (میکروسکوپ هایزنبرگ)، اما همه چیز در سال ۱۹۳۵ و با پارادوکس EPR تغییر کرد، جاییکه اینشتین مدعی شد این توجیه اشتباهه و نمیتونه برخی آزمایش ها رو توجیه کنه.
چهارم: ریاضیات کوانتوم، کاملاً مجرد هست، یعنی یک ریاضیدان میتونه بدون هیچ گونه دانش فیزیکی، یک فضای هیلبرت بسازه که تمام مکانیک کوانتومی که ما می شناسیم در اون ظهور کنه، اما از نظر تاریخی، این شواهد تجربی بودند که به ساخته شدن این فضا و تکمیل پازل کمک کردند، چون هیچ ریاضیدانی نیازی احساس نمیکرد باید این فضای مجرد رو بسازه.
با سلام و احترام: اینجانب احمدی رئیس آزمایشگاههای مجتمع مس سونگون هستم. جهت محاسبه و اندازه گیری عدم قطعیت آنالیزهای Wet و دستگاهی نیاز به یک رفرنس خوب و کاربردی دارم در صورت امکان راهنمایی بفرمایید.
دوست عزیز البته من سررشته ای در موردی که فرمودین ندارم ، چون بیشتر به کار شیمی تجزیه نزدیکه. اما احتمالا چند رفرنس زیر بهتون کمک کنه:
رفرنس یک
رفرنس دو
رفرنس سه
رفرنس چهار
سلام وعرض ادب
ی آزمایش میشه اینطور باشه که مثلاحرکت – انرژی اندازه گیر بشند و مکان -زمان اندازه گرفته بشه. وقتی داده هارو کنارهم بزاریم وبه صورت حرکت-مکان و انرژی-زمان در بیاریمش دچار بی دقتی بشیم وخوب عدم قطعیت رفت پی کارش نه؟
خوب ببیند وقتی ما هم رفتار موجی رو درست وجدا بسنجیم وهم رفتار ذره ای رو خوب باید به قطع مکان وحرکت ی هرچی دقیق باشه یعنی نمیشه ی ذره اگه یجور باشه یجاست اگه یجوردیگه باشه ی جای دیگست!
حالا بازم از میکروسکپی خارج میشه ولی مثال بهتری ندارم،مثلا من میتونم به ظاهر فرد شجاعی باشم ولی در اصل نیستم تا وقتی درمکان وزمان خاص مشاهده گری ببینه که من شجاع نیستم.ولی در اصل من یک صفت دارم واون ترسه.
حالا اگه من تو مکان دقت زیادی بکنم نیاز ولزومی نداره تو حرکت اشتباه کرده باشم.مثل توپی که ی بازی ساز میفرسته اگر مکان وسرعت وبدونه حرکت وانرژیشم هم تابع اون میشه.
ممنون که وقت میزاری وببخش اگر سطحی به نظر میاد.
سلام، سپاسگزارم از کار با ارزشی که میکنید. اگه امکانش هست این جمله که در متن بالا اوردید بیشتر توضیح دهید. اندازه حرکت موج را بر خلاف ذره چرا میتوان دقیق حساب کرد؟
در واقع یک ذره، در یک مکان مشخص قرار دارد، در حالیکه موج یک موجود پخش شده در فضاست و محدوده ای از مکان ها را دربر می گیرد. اندازه حرکت یک ذره، محدوده ای از مقادیر را دارد، در حالیکه اندازه حرکت یک موج، کاملاً دقیق و معلوم است. حالا یک موجود چطور می تواند به طور همزمان این دو ویژگی (موج و ذره بودن) را داشته باشد؟
سپاسگزارم دوست عزیز. در مورد دوگانگی موج ذره، باز هم پای اصل عدم قطعیت در میونه، در واقع حرفای شما کاملا درسته، به جز یه تیکش! و اون عبارت کاملا دقیق و کاملا مشخص هست! زیرا اصل عدم قطعیت میگه هیچ کاملا دقیقی وجود نداره و در هر کمیتی که اندازه گیری می کنید، همیشه مقداری عدم قطعیت وجود داره، در واقع یک موجود ذره گونه، دارای مکان تقریبا مشخص و اندازه حرکت بسیار ناچیز (اما نه صفر) هست و در مورد موجود موج گونه، برعکس.
نه، منظورم این نبود!. این یک قسمت از متنی است که شما تو کلاستون ارائه دادید:
“در واقع یک ذره، در یک مکان مشخص قرار دارد، در حالیکه موج یک موجود پخش شده در فضاست و محدوده ای از مکان ها را دربر می گیرد. اندازه حرکت یک ذره، محدوده ای از مقادیر را دارد، در حالیکه اندازه حرکت یک موج، کاملاً دقیق و معلوم است. حالا یک موجود چطور می تواند به طور همزمان این دو ویژگی (موج و ذره بودن) را داشته باشد؟”
سرکار خانم ریاحی سوال من در مورد گزاره هایست که در متن بالا امده:
چرا ذره مکانش مشخص است؟
چرا اندازه حرکت موج، کاملا دقیق و معلوم است و برای ذره چنین نیست؟
سپاسگزارم از حس توجه تون
سلام خانم دکتر
یه سوال داشتم، خواستم ازتون بپرسم: اختلاف انژی و فاصله ترازهای انرژی چه رابط ای با همدیگه دارند؟ درسته که با افزایش اختلاف انرژی، فاصله ترازها از همدیگه کم میشه و ترازهای انرژی به همدیگه نزدیک میشن؟
با سپاس
شیمای عزیز، این دو مفهوم، دقیقا یکی هستند! در واقع فرکانس هایی (یا اعداد موجی) که در طیف های اتم ها و ملکول ها بدست میان، نشون دهنده اختلاف انرژی یا همون فاصله بین ترازهای انرژی هستند، حالا در اتم ها، اختلاف ترازهای اتمی، موردنظره و در ملکول ها، اختلاف ترازهای اوربیتال ملکولی. بنابراین با افزایش اختلاف انرژی، فاصله ترازهای انرژی هم، زیاد میشه و بالعکس.
سلام
مرسی خانم دکتر
بنظرتون اگه اختلاف انرژی زیاد بشه، جذب فوتون ها توسط الکترون ها هم توی چاههای کوانتومی زیاد میشه یا نه؟
منظورتون رو متوجه نشدم! اما نکته ای که واضحه اینه که هر چه اختلاف بین ترازهای انرژی، بیشتر باشه، انرژی لازم برای جذب یا نشر هم بیشتر میشه.
سلام خانم دکتر
منظور از چگالی ناخالصی در چاه های کوانتومی چی هستش؟اصلا تعریف چگالی ناخالصی چیه؟
یه سوال دیگه هم داشتم: منظور از آلاییدگی چی هست؟
ممنون که وقت میزارید
دوست عزیز منظور از آلاییدگی به معنای عامش، یعنی خالص نبودن، حالا ممکنه یه جایی آلاییدگی اسپین داشته باشیم که به معنای درنظر گرفتن حالت های الکترونی با اسپین متفاوت هست. اما مثلا در مقیاس بزرگتر، چگالی ناخالصی میتونه به مقدار ماده ناخالصی که مثلا در یک فلز، داپ میشه، اشاره کنه
سلام وقت بخیر
مفهوم جرم موثر چی هست؟ جرم موثر الکترون یعنی چی؟
تشکر
جرم موثر به صورت جرمی که ذره هنگام واکنش با نیروها دارد، تعریف میشود
ببخشید یه سوال دیگه: منظور از z مختصات در جهت رشد لایه ها تو چاههای کوانتومی چیه؟
منظورتونو دقیقتر باید بگین، اما معمولا مختصه z به عنوان جهت بالا درنظر گرفته میشه
سلام تشکر از این فعالیت علمی خوبتان. من دنبال چنین سایتی میگشتم. علاقه زیاد به مطالعه فیزیک کوانتوم دارم. بویژه بحث کابرد اصل عدم قطعیت در علو انسانی. البته رشته تحصیلی من کارشناسی ارشد برق هست. من سعی میکنم تمامی مقالاتتان را مطالعه کنم.
سپاسگزارم دوست عزیز. خوشحالم مفید واقع شده
اگر امکان دارد در خصوص توضیح نظریه ابطال پذیری پوپر و عدم قطعیت هایزنبرگ توضیح دهید.
۲- آیا از طریق تلگرام هم امکان دسترسی به شما هست
با تشکر
به زودی در سری مقالات فلسفه کوانتومی، سعی می کنیم به این مسائل بپردازیم. با استفاده از کانال تلگرام دیپ لوک می توانید از آخرین مقالات منتشر شده اطلاع پیدا کنید:
https://t.me/deeplook
سلام با تشکر از پاسخ دهی سریع و توجه به نظرات مخاطبین
سوال : نظریه عدم قطعیت کوانتومی درحوزه دنیای زیر اتمی است. چرا برخی میخواهند انرا در رفتار انسانی تطبیق دهند ؟ مگر رفتار انسانی جزء دنیای زیر اتمی است؟
مگر نه این است که فیزیک به سه حوزه کلاسیک و فیزیک نسبیتی ( اجرام بزرگ و با سرعت بسیار بالا) و فیزیک عدم قطعیت ( با سرعت بسیار با بالا ولی دنیای زیر اتمی ( الکترونها و فوتونها و…) تقسیم میشود و میخواهیم سوالات یک حوزه را با داده های حوزه دیگر پاسخ دهیم . اصلا بخاطر همین فیزیک دسته بندی شده است. مگر اینکه عالم انسانی را هم به این سه دسته تقسیم نماییم.
۳- اگر برایتان امکان دارد در فلسفه علم هم مطالبی جدید به اشتراک بگذارید.
۴- یک فیزیکدان دارای چه ویژگیهایی است ؟ ولطفا در کشور ایران اگر برایتان امکان دارد چند فیزیکدان معرفی نمایید.
سلام ممنون از مطالب علمی که ارائه میکنید
ممنون.با ذکر منبع از مطلب برای تحقیق استفاده کردم.
خواهش میکنم. سپاسگزارم که اصول اخلاق علمی رو رعایت میکنید
سلام ممنون از توضیحات عالیتون.فقط یک مورد متوجه نشدم.چرا اندازه حرکت ذره را نمیتوان دقیق مشخص کرد؟
آرزوی عزیز، ما نگفتیم نمیشه اندازه حرکت رو دقیق اندازه‌گیری کرد، بلکه گفتیم هر چه اندازه حرکت رو دقیقتر اندازه بگیرید، دقت مولفه‌ی مکان کمتر خواهد شد و بالعکس
با تشکر از شما بانو ریاحی گرامی..مطالبتون بسیار عالی و اموزنده و نافذ میباشد با اجازتون چند مدتی هست که درسهای کوانتوم شما را در کانال فلسفه و علم و دانش و درفیس بوک درگروه علم و دانش فلسفه انعکاس میدهم البته با رفرنس سایت دیپ لوک و نام نویسنده مطلب ذکر شده..دراین مورد اگر مطلبی یا تذکری لازم باشد حتما گوشزد بفرمامئید…ممنون از شما خانم سادات ریاحی عزیز و فرهیخته
از اظهار لطف شما بسیار سپاسگزارم و خوشحالم که مطالب دیپ لوک براتون جذاب بوده. در مورد به اشتراک گذاشتن مطالب هم، ممنونم که اخلاق حرفهای رو رعایت کرده و مطالب رو با حفظ حقوق مولف، به اشتراک میگذارید.
تشکر از اظهارات روحیه بخشتون که اینجانب را در انتشار مطالب و مقاله های علمی تشویق و ترغیب نمودید و ضمنا خدمت شما عارضم که سعی میکنم درسها را به صورت بخش بخش دراورم تا برای مبتدیان شوق اور و اسانتر گردد یعنی همین قسمت چهارم را در ۵ بخش مجزا تقسیم و پست کردم..مطالب کوتاه و دنباله دار معمولا جذب کننده و هیجان انگیزتر میباشد و به قول شما چون این مطالب با زبان عموم مردم {منظورم غیرتخصصی }به رشته تحریر درامده و علاقه مندان به رشته های فیزیک و به خصوص مکانیک کوانتوم با میل و رغبت بسیار انرا تعقیب و مطالعه خواهند کرد و با اجازتون این هفته درس پنجم را پخش و نشر خواهم داد..بسیار از شما و سایت علمی دیپ لوک تشکر و قدردانی مینمایم که علم ودانش را دراین وادی انعکاس و منتشر مینمائید…
سلام خدمت خانم ریاحی بزرگوار.شما تو متن این جمله رو گفتید :
( عدم قطعیت اندازه حرکت آنها افزایش یافته و در نتیجه محدوده ی بزرگتری از صفحه ی آشکارساز را اشغال کرده و به اصطلاح پخش می شوند.)
میشه دلیلش رو بگید ؟ متوجه نشدم.افزایش نامشخصی سرعت چطور باعث میشه الکترون بتونه توی بازه ی مکانی وسیع تری ظاهر شه ؟
با سلام
سوالی از حضورتون در مورد spin polarization وتاثیر up spin و down spin بر روی تراز های انرژی در نیمه هادی ها داشتم
وقتی این جمله رو دیدم:
طبیعت، به شما اجازه نمی دهد همه چیز را به صورت یکجا در موردش بدانید، اما موضوع جالب تر هم می شود اگر بدانید طبیعت حتی خودش هم در مورد خودش، همه چیز را یکجا نمی داند!!
یاد خیام افتادم:
نیکی و بدی که در نهاد بشر است
شادی و غمی که در قضا و قدر است
با چرخ مکن حواله کاندر ره عقل
چرخ از تو هزار بار بیچاره‌تر است
اصل عدم قطعیت می گوید، هرگاه شما یکی از این دو ویژگی را (مکان یا اندازه حرکت) به دقت اندازه گیری کنید، در مورد ویژگی دیگر، دچار بی دقتی خواهید شد. یعنی اگر مکان یک ذره را به صورت کاملاً دقیق اندازه گیری کنید، بی دقتی زیادی در اندازه حرکت به وجود خواهد آمد.
————————————–
استدلال اشتباه افراد (از جمله خود هایزنبرگ!!) این بود که با نگاه کردن به سیستم، فوتون های نوری به الکترون ها برخورد کرده و مکان آنها را تغییر می دهند، در نتیجه اندازه گیری ما باعث به وجود آمدن عدم قطعیت می شود. اما این پدیده، هیج ربطی اصل عدم قطعیت ندارد، زیرا عدم قطعیت در مورد مکان و اندازه حرکت یک ذره ی کوانتومی، همیشه و بدون توجه به حضور یک ناظر یا مشاهده گر رخ می دهد. پس یادمان نرود عدم قطعیت یک ویژگی ذاتی طبیعت بوده و در تاروپود آن تنیده شده است!
————————————–
شما میگید که اصل عدم قطعیت ربطی به اندازه گیری (برهم نهی) نداره که هایزنبرگ هم در این مورد دچار اشتباه شده بود ولی در ابتدای مقاله خودت برای توضیح اصل عدم قطعیت به ایجاد اصل عدم قطعیت در زمان اندازه گیری اشاره کردید که در این مورد تناقض در حرفهای شما وجود دارد
در اینکه مشاهده ( اندازه گیری ) مربوط به اصل برهم نهی هست و ربطی به عدم قطعیت نداره شکی نیست ولی توضیحات مقاله بر تفاوت این ها اشاره نکرده و بهتره بگم درست اشاره نکرده یا حداقل من متوجه نشدم
در هر دو اصل طبق توضیحات مقالات شما در زمان اندازه گیری اتفاق می افته
لطفا بیشتر توضیح بدین
یه سوال دیگه هم دارم اینکه من تا اینجا فرق بین مشاهده و اندازه گیری رو نفهمیدم دقیقا اصل برهم نهی چه زمانی دچار تغییر خالت میشه مثلا اگه ما با چشممان به یه ذره نگاه کنیم دچار تغییر میشه یا در زمانی که توسط یه اشکارساز تاثیر خاصی به ذره بدیم (مثلا فیلتری که باعث تشخیص حرکت ذره قرار میدیم به عنوان آشکارساز)
سلام
مرسی از سایت خوبتون
یه سوالی دارم از ادمین امیدوارم پاسخ بدن
من متوجه نشدم آزمایشی که شکلش رو کشیدین و نوشتین شکل الکترون روی صفحه ، این شکل چه چیزی از الکترون هست ؟ این که یه موج هست من نفهمیدم این شکل چی رو دقیقا بیان می کنه مثلا نقش ذراتی هست که خوردن به صفحه یا چی هست؟
سوال بعدی هم اینکه نفهمیدم چرا وقتی شکاف رو کوچک می کنید این تعبیر رو بکار بردین که داریم مکان رو دقیق می کنیم ؟ مکان در کجا دقیق می شه ؟ درست بعد از شکاف یعنی ابسیلون بعد از شکاف مکان باز بی نهایت نادقیق هست و الکترون می تونه هر جایی بعد از شکاف حضور داشته باشه
و حتی نفهمیدم چرا گفتین اندازه حرکت داره نادقیق می شه چون اندازه حرکت در ابتدا که شلیک می شن الکترون ها کاملا معلوم هست چون ما اونها رو شلیک می کنیم پس کاملا اندازه حرکت دقیقی دارن
اگه بیشتر توضیح بدین ممنون می شم
سلام و درود فراوان
ببخشید میشه اثبات اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مربوط به زوج انرژی ، زمان را از همین اصل مربوط به زوج اندازه حرکت،مکان را بگیید؟
من یه سوال دارم چرا میگیم اصل عدم قطعیت. در حالیکه جز اصول موضوعه کوانتوم نیست؟ و چگونه از اصول موضوعه اصل عدم قطعیت استخراج میشه؟
سلام، ممنون از شما بابت توضیح خوب و روان.
با سلام. تشکر از مقاله ی خوبتون. سوالی داشتم:
چرا اصل عدم قطعیت در دنیای ماکروسکوپی محسوس نیست و دیده نمیشه؟ آیا رابطه ای با طول موج دوبروی و ریزش تابع موج داره یا صرفا به خاطر کوچک مقیاس بودن خود اصل عدم قطعیت است؟
ببخشید یه سوال … آیا نظریه ی عدم قطعیت که میاد احتمال مکان و تکانه ی یک جسم رک بررسی میکنه میتونه احمالات دیگه ای رو هم بررسی کنه؟؟ مثلا میتونه بگه در کل احتمال صفر و یک وجود نداره؟؟
سلام
خیلی ممنون بابت زحماتی که می کشید!
سری مقالات کلاس درس کوانتوم خیلی مفید هستن فقط خیلی خیلی مختصرن و اگه بشه استدلال های ریاضیش رو افزایش بدید واقعا عالی میشه.
شاید دلیلتون برا حذف معادلات قابل فهم شدن برای کسانی که تازه شروع کردند!
ولی اگر معادلات باشن هر کس که دوست داره می خونه و هر کس دوست نداره نمی خونه!
و یک سوالی در رابطه با اصل عدم قطعیت داشتم:
چطور با کوچک کردن سوراخ عبور الکترون ها اثر بر جای موندشون بیشتر میشه یا به عبارت دیگه پخش میشن؟
سلام
برداشت من
بنظرم در اینجا سوراخ نماینده آشکارسازی مکان و پرده نماینده آشکارسازی اندازه حرکت هست.
حال هر چقدر سوراخ کوچکتر شود در واقع میخوایم در اندازه گیری مکان دقیقتر شویم بهمین دلیل طبق اصل عدم قطعیت اندازه گیری اندازه حرکت نادقیقتر شده و الکترون ها در روی پرده پخش تر میشوند.
سلام
وقتتون بخیر ، تابع موج اتم طلا و پلاتین و نقره را نیاز دارم ، کل اینترنت رو زیر و رو کردم ولی جایی به دست نیاوردن و ذکر نشده، یا طول عمر گسیل خود به خودی عناصر مختلف ، ایا منابعی دارین که بتونه کمکم کنه؟
اینجا رو نگاهی بندازید
ممنونم از شما، مقاله کاملش رو نمیتونم دانلود کنم بانو
سلام
نکته پایانی که راجع به اشتباه بنیادی فرمودید، خیلی قابل تامل بود و من در جای دیگری ندیده بودم. عمدتا عدم قطعیت را بر اساس دقت اندازه گیری و تاثیر فرد اندازه گیر توجیه میکنند.
با سلام خدمت شما .
اول با تشکر از زحمت های بسیار زیاد شما .
نکته‌هایی را باید عرض کنم . تدریس باید کامل و جامع باشد
این خیلی مهمه خیلی مهمه
العان با شرح های دوستان گرامی من از ادامه خواندن مقالات شما منصرف شدم و به کتاب ها رجوع کردم از جمله کتاب تاریخچه زمان اثر هاوکینگ . توضیحاتتون درست است .
ولی به شخصه سایتی خواستم درست و با مطلب های به روز و خوب .
که کاملا درست باشند.
با تشکر
سلام وقت تون بخیر
قسمت های دیگه رو بارگزاری نکردین؟من قسمت ۱۱ رو میخوام اگه امکانش هست؟
دوست عزیز، شماره قسمت‌ها عوض شده، برای دسترسی به کل قسمت‌های کلاس درس کوانتومی، میتونید در ابتدای مقاله و زیر عنوان، روی عبارت «کلاس درس کوانتوم» کلیک کنید.
مطالب فوق اعاده عالی دارید…….واقعا ممنون
با درود فراوان خدمت شما و دوستداران علم
یه موضوعی هست که درک من رو نسبت به جهان هستی، مکانیک کوانتوم و غیره مختل کرده و اون هم اینه که، همونطور که میگن و اصل عدم قطعیت هم بیان میکنه اینه که هرگز نمیتوان تمام مشخصه های یک ذره و تکانه های یک ذره را به طور دقیق مشخص کرد یا اندازه گرفت، یا اینکه طبیعت خودش هم از کار خودش سر در نمیاره، و به بیان واضحتر مکانیک کوانتوم نمیتونه نه خودش رو اثبات کنه نه انکار، البته بنا به تعاریفی که از رابطه های مکانیک کوانتوم میشه من این حرف رو زدم، حالا یا اصل عدم قطعیت، یا میدان فرضی هیگز یا موجی بودن ذرات و تمامی مسایلی که به کوانتوم مربوط میشه،
سوال من اینه که با توجه به حرف هایی که زدم، چطور امکان داره که در یک دنیای بی نظم و با انتروپی بالاااااااااا، یک جهانی از نظم و تقریبا بدون انتروپی میتوان دست پیدا کرد؟؟ چه عاملی باعث میشه که حتی وقتی طبق اصل عدم قطعیت که حتی طبیعت هم نمیتونه خودش رو درک کنه و همه ی ذرات از هیچ و یک انتروپی یا بی نظمی بوجود آمدن یک نظم قاطع رو بوجود آورد؟؟ ( البته بدون در نظر گرفتن تکینگی درون سیاه چاله یا مسائل و تکینگی قبل از دیوار پلانک ) چطور هیچ چیز و انتروپی میتواند باعث بوجود امدن (( چیزی )) یا نظم بشه،؟؟ اگر اصل عدم قطعیت درست باشه چطور جهان ما وجود دارد؟؟ نسبیت همه چیز رو تایید میکنه اما کوانتوم کاملا برعکس، چطور میشه جهان از دو چیز کاملا متفاوت ( نسبیت عام و خاص و مکانیک کوانتوم ) بوجود بیان؟؟ ( صرف نظر از ماده و پاد ماده ) چطور میتوان به معادلات اعتماد کرد؟؟ اصلا چرا ما وجود داریم در صورتی که ریاضیات ثابت کرده که ما نباید وجود داشته باشیم؟؟؟؟؟
سپاس…
سلام استاد ببخشید سوال داشتم، آیا تفسیر کپنهاگن، دیدگاه فون نویمان و ویگنر راجب اثر اگاهی consciousness بر فروپاشی تابع موج یا collapse of the wave function درست نیست ؟؟ یعنی مشاهده و آگاهی به خودی خود باعث این فروپاشی و فروریزش تابع موج میشه؟؟ آیا شواهدی مثل ۶ تا آزمایش پروفوسور رادین، دفاعیه پروفوسور کستروپ و Gabriel Guerrer، و نوشته های نویمان در کتاب Mathematical Foundations of Quantum Mechanics ( مبانی ریاضی مکانیک کوانتوم)
دال بر معتبر تر بودن این دیدگاه هست؟؟
آیا سنسور، حسگر و دوربین دلیل اصلی فروپاشی هستن، یا مشاهده ای آگاهانه؟؟
اگه پاسخ بدید ممنون میشوم
با تشکر
سلام خیلی ممنون من خیلی عاشق ریاضی و فیزیک هستم بیشتر ریاضی میشه که بیشتر فرمول بگذارید و ریاضیات
در قسمتی نوشتید که: این کار را در کلاس های درس تخصصی کوانتوم انجام خواهیم داد.
یعنی به جز این مجموعه کلاس های درس کلاس تخصصی ای هم به صورت جداگانه وجود داره؟ ممکنه راجبش توضیح بفرمایید