Hvorfor er usikkerhedsprincippet kun signifikant for bevægelse af subatomære partikler, men ubetydelige makroskopiske genstande?

Usikkerhedsprincippet siger, at vi ikke kan kende både positionen og momentumet for en partikel med absolut sikkerhed. Jo mere vi ved om den ene, jo mindre ved vi om den anden. Dette princip er betydningsfuldt for subatomære partikler, men ubetydelige for makroskopiske genstande på grund af følgende årsager:

1. Planck Constant:

* Usikkerhedsprincippet styres af Planck-konstanten (H), hvilket er utroligt lille (6,626 x 10^-34 j s).

* For makroskopiske genstande er massen (M) meget stor sammenlignet med h. Derfor bliver usikkerheden i position (ΔX) og momentum (ΔP) praktisk talt ubetydeligt.

2. Bemærkningsskala:

* Usikkerhedsprincippet er mest mærkbart på kvanteniveau, hvor bølgelængderne af partikler er sammenlignelige med størrelsen på selve objektet.

* For makroskopiske genstande er bølgelængderne utroligt små sammenlignet med deres størrelse. Derfor bliver usikkerheden i position og momentum praktisk talt irrelevant.

3. Klassisk fysik er en god tilnærmelse:

* For makroskopiske genstande giver klassisk fysik (Newtonian Mechanics) en fremragende tilnærmelse af deres opførsel.

* Usikkerhedsprincippet er et kvantefænomen, og dens virkninger er i det væsentlige maskeret af den klassiske beskrivelse af makroskopiske genstande.

Eksempel:

Overvej en baseball.

* Selv en lille usikkerhed i dens momentum (ΔP) ville være utroligt lille på grund af dens store masse.

* Usikkerheden i sin position (ΔX) ville være endnu mindre, hvilket gør den praktisk taget ubetydelig.

Derfor kan vi nøjagtigt beskrive bevægelsen af ​​en baseball ved hjælp af klassisk fysik uden at overveje usikkerhedsprincippet.

I modsætning:

For et elektron er usikkerhedsprincippet signifikant.

* På grund af sin lille masse kan en lille usikkerhed i momentum (ΔP) føre til en betydelig usikkerhed i sin position (ΔX).

* Denne usikkerhed er afgørende for at forstå elektronadfærd og er vigtig for kvantemekanik.

Konklusion:

Usikkerhedsprincippet er et grundlæggende kvantefænomen, der styrer partiklernes opførsel på atom- og subatomisk niveau. Imidlertid er dens virkninger ubetydelige for makroskopiske genstande på grund af deres markant større masser og det faktum, at klassisk fysik giver en god tilnærmelse for deres opførsel.