Hvis atomverdenen er så usikker og underlagt lovs sandsynlighed, hvordan kan du måle nøjagtigt sådanne ting som lysintensitets elektrisk strømtemperatur?

Du berører et grundlæggende koncept i kvantemekanik - den iboende usikkerhed i atomverdenen. Selvom det er sandt, at visse egenskaber ved individuelle atomer og subatomiske partikler styres af sandsynlige love, betyder det ikke, at vi ikke kan foretage nøjagtige målinger af makroskopiske mængder som lysintensitet, elektrisk strøm og temperatur. Her er hvorfor:

1. Loven om stort antal:

* I makroskopiske systemer beskæftiger vi os med et enormt antal atomer. Den sandsynlige karakter af individuelle begivenheder gennemsnit over denne enorme befolkning. Forestil dig at vende en mønt:en enkelt flip er uforudsigelig, men jo mere du vipper, jo tættere kommer du på et 50/50 resultat.

* Sådan kan vi måle ting som temperatur:Vi måler ikke den individuelle kinetiske energi i hvert molekyle, men den gennemsnitlige kinetiske energi fra milliarder af molekyler. Dette gennemsnit er bemærkelsesværdigt forudsigeligt.

2. Kvanteffekter gennemsnit:

* Selvom individuelle elektroner har kvantiseret energiniveau, bliver disse energiniveauer i bulkmaterialer så tæt placeret, at de forekommer som et kontinuerligt spektrum. Dette muliggør glatte overgange i energi og følgelig forudsigelige målinger af ting som elektrisk strøm (strøm af elektroner).

3. Statistiske metoder og kalibrering:

* Vi bruger statistiske metoder til at analysere data og redegøre for iboende usikkerheder. Dette gælder især for målinger i nanoskalaen, hvor antallet af involverede atomer er mindre.

* Vores instrumenter kalibreres omhyggeligt ved hjælp af kendte standarder og teknikker for at sikre nøjagtighed.

4. Kvantemekanik gør ikke tingene uforudsigelige, det gør dem mere komplekse:

* Kvantemekanik giver en mere komplet forståelse af verden end klassisk fysik. Det gør ikke verden "uforudsigelig", men introducerer snarere nye lag af kompleksitet. Vi har udviklet værktøjer og teknikker til at håndtere denne kompleksitet og foretage nøjagtige målinger.

5. Måling af gennemsnittet:

* Selvom vi ikke kan forudsige den nøjagtige opførsel af et enkelt atom, kan vi nøjagtigt måle den gennemsnitlige opførsel af et stort antal atomer. Sådan måler vi makroskopiske mængder som lysintensitet, elektrisk strøm og temperatur.

Kortfattet:

Kvanteverdenen er sandsynlig, men denne usikkerhed gør ikke makroskopiske målinger unøjagtige. Vi kan stadig måle mængder som lysintensitet, elektrisk strøm og temperatur, fordi vi beskæftiger os med et stort antal atomer og anvender statistiske metoder og omhyggeligt kalibrerede instrumenter. Den iboende usikkerhed på atomniveauet gennemsnit for at give meget forudsigelige resultater på det makroskopiske niveau.