Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля icon

Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля



НазваниеСоотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля
Дата конвертации31.08.2012
Размер47.04 Kb.
ТипЗакон





Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля.


Н.Т.Сайнюк

На основании гипотезы о полевом строении элементарных частиц показано, что соотношение неопределенности Гейзенберга отражает общее свойство полей существующих в природе и может быть распространено на статистическое макро поле электрических зарядов, а также гравитационное поле взаимодействующих масс.


В 1927 году В.Гейзенберг в результате многочисленных мысленных опытов пришел к выводу, что нельзя одновременно достаточно точно определить координату и импульс частицы. Этот вывод определяется выражением:


(1)


Нильс Бор, доказал, что аналогичное соотношение имеет место и для произведения неопределенности энергии и неопределённости момента взаимодействия объекта с измерительным прибором t:

(2)

Помимо этих соотношений в микромире существуют и другие величины дополнительные друг к другу. К примеру, угловое положение вращающегося тела и его момент количества движения : . Но на этом область применения соотношения неопределенности Гейзенберга не ограничивается. Гипотеза о полевом строении элементарных частиц [1] позволяет показать, что на самом деле соотношение неопределенности имеет отношение не только к процессам измерения в области субатомной физики, а является более общим принципом природы.

Выпишем несколько выражений из физики:

Закон Кулона - ;

Закон гравитации - ; (3)

Энергия фотона - ;

Комптоновская длина волны частицы - .

Сделаем несколько элементарных преобразований формул (3). Запишем закон Кулона в виде:

(4)

Согласно современных представлений, взаимодействие двух электрических зарядов происходит путем обмена виртуальными квантами поля. Если расстояние между зарядами gif" name="object13" align=absmiddle width=16 height=18>, то минимальное время, за которое заряды могут обменяться виртуальными квантами, составляет:

(5)

Подставляя (5) в (4) получим:

(6)


Выражение в правой части (6) имеет размерность минимального кванта действия , но в зависимости от значений взаимодействующих зарядов может принимать самое разное фиксированное значение, поэтому обозначим его как . Тогда (6) примет вид:

(7)

После аналогичных преобразований закон гравитации примет вид:

, где (8)

Для фотона также получаем подобное выражение:

, где , а - период колебаний электромагнитного поля.

Соответственно выражение для Комптоновской длины волны частицы также принимает вид: , где , , а .

Таким образом, все формулы (3) можно свести к выражению (7). Различаются они только значением минимального кванта действия , который отражает вид поля и его силу взаимодействия. Нетрудно убедится, что и выражения (1;2) также можно представить в виде (7) , убрав знак неравенства. Общим для них является тот факт, что энергия поля независимо от вида - пропорциональна его частоте колебаний или циркуляции. По всей вероятности это является фундаментальным свойством всех без исключения полей, существующих в природе. Отсюда можно сделать один весьма важный вывод – все поля квантуются, в том числе и статистическое поле взаимодействующих электрических зарядов, и гравитационное поле взаимодействующих масс, но минимальный квант действия не всегда равен постоянной Планка и может принимать любое фиксированное значение в пределах .

Для демонстрации того к каким следствиям может привести сделанное выше обобщение соотношения неопределенности Гейзенберга в качестве примера рассчитаем длину волны де Бройля для атома водорода движущегося со скоростью . Как известно в области микро физики для частицы с массой и скоростью длина волны де Бройля определяется выражением:

(9)

Учитывая, что масса протона почти в 2000 раз больше электрона можно было бы ожидать, что для атома водорода значение волны де Бройля очень близко к значению длины волны де Бройля протона, движущегося с такой же скоростью. Примерно такой результат можно получить в экспериментах при изучении волновых свойств атома водорода. С другой стороны сделанное выше обобщение соотношения неопределенности Гейзенберга показывает, что наряду с волной де Бройля определяемой по формуле (9) у атома водорода должна существовать и волна де Бройля, которая определяется совершенно другой формулой. В этом случае атом водорода можно рассматривать как результат кулоновского взаимодействия двух одинаковых электрических зарядов . Тогда в выражении (9) вместо постоянной Планка нужно использовать её обобщенный для статистических электрических полей аналог (6):

(10),

а для массы - фиктивную массу, соответствующую энергии взаимодействия двух электрических зарядов на расстоянии друг от друга:

(11).

Подставляя (10) и (11) в (9) получим:

(12)

В атоме водорода расстояние между двумя электрическими зарядами равно радиусу орбиты электрона и определяется формулой [2]:

(13),

где - главное квантовое число, принимающее целочисленные значения 1,2,3,…;

- постоянная Планка;

- масса электрона.

Подставляя (13) в (12) для невозбужденного состояния (=1) получим:

(14)

Как видно, выражения для волны де Бройля (14) и (9) весьма сильно отличаются друг от друга. Кроме того должно существовать еще одно интересное явление – эффект квантования волны де Бройля. При переходе атома водорода в возбужденное состояние радиус орбиты электрона согласно (13) будет увеличиваться пропорционально , а значит, также будет возрастать и длина волны де Бройля. То есть, при одной и той же скорости длина волны де Бройля возбужденного состояния атома водорода с учетом (13) будет определяться выражением:

(15)

Для проверки формул (14) и (15) требуется постановка экспериментов очень высокой точности. Это связано с тем, что атом водорода нейтральный и длина волны де Бройля в этом случае будет определятся возникновением волны возмущения в его гравитационном поле. Поскольку гравитационное поле атома водорода намного слабее чем электрическое поле протона, то интенсивность волны де Бройля, определяемая формулами (14) и (15) будем на много порядков меньше по сравнению с той, которая обусловлена формулой (9).


Используемые источники информации:

1. Сайнюк Н. Т. Элементарные частицы как вихри полей (www.mtokma.narod.ru)

2. Т.Эрдеи – Груз «Основы строения материи». Издательство «Мир», Москва,1976 год.




Похожие:

Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconФизический смысл волны де Бройля и соотношения неопределенности Гейзенберга. И от каких базовых предпосылок нужно отказаться в фундаментальной физике

Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconКокшенева К. А
Достоевским, – это как раз глубоко народное, уходящее в самые недра народного мироощущения свойство, свойство именно «органическое»....
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconСписок экзаменационных вопросов по курсу «Системы экологического мониторинга»
Принцип априорной информационной неопределенности Реймерса в отношении объектов природопользования, экологических и антропотехнических...
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconВходной срез. 6 класс
Два поля занимают площадь 79,9 га. Площадь первого поля в 2,4 раза больше второго. Какова площадь каждого поля
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconСоотношение неопределеностей для солитонов
Получено соотношение неопределенностей в предположении, что фотон представляет собой солитонное образование, а длина фотона совпадает...
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconСоотношение неопределеностей для солитонов чаварга Н. Н
Получено соотношение неопределенностей в предположении, что фотон представляет собой солитонное образование, а длина фотона совпадает...
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconКонспект урока по математике в 6 классе на тему: «Основное свойство дроби»
Какое основное свойство дроби вы знаете? Сформулируйте его со словом «умножить», со словом «разделить»
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconПредисловие (предварительные сведения). 2
Возникновение собственного электрического поля в «бегущих импуль­сах», распространяющихся по электрическому полю фэмв. Масса электромагнитного...
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconAfter original research from M. Eijiro Koïzumi and Jacques Mahul and Jean Hiraga calculations
Вы можете изменять поля красного цвета. Поля зеленого цвета расчитываются программой
Соотношение неопределённости Гейзенберга – фундаментальное свойство поля iconНагрузки и напряжения
Основная задача механики состоит в представлении Эйлера-определения поля скоростей в каждый момент времени, а в представлении Лагранжа...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов