تحقیق مفاهیم مکانیک کوانتم روایت ازمایشگاه

لینک دانلود خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع :  ( قابل ویرایش اماده پرینت )

تعداد : 28 صفحه

---

 قسمتی متن : 

مفاهیم مکانیک کوانتم روایت ازمایشگاه

ازمایشگاه اندازه گیری کمیت مکان-سرعت

 یکی مهم پرسش مواجهه رویدادهای تصادفی مکانیک کوانتم اصل عدم قطعیت پیش اید تصادف ارتباط چه کمیت کمیت فیزیکی رخ دهد رفتار کمیت کمیت صرف نظر تصادف احتمالی ازمایش بروز دهند چگونه تغییر کنند.

به عبارتی واضح تر اگر مکان یک الکترون یک کمیت تصادفی باشد ما هیچ گونه ازمایشی الکترون انجام ندهیم مکان یه الکترون چگونه تغییر کند. ایا مورد قانون اول نیوتن صدق کند. خوب اجازه بدهید چه ازمایشگاه گذرد کمی گزارش دهم. البته ازمایش فرضی ما یک ازمایشگاه خیالی دهد ولی اعتبار همه گونه واقعی (یعنی نه دقیقا روشی متن اشاره شده است) قابل بررسی است.

ابتدا فرض کنید یک الکترون داخل یک لوله شیشه مدرج وارد کرده ایم حرکت الکترون جلو عقب رفتن درون لوله مقید شده است. همچنین فرض کنیم الکترون داخل لوله گرچه قابل دیدن نیست ولی لوله مورد نظر ما مجهز مکانیسمی هرگاه بخواهیم توانیم راه اندازی کنیم زمان عملا صفر، الکترون داخل لوله چشم ما قابل دیدن شود نتیجه ما توانیم لحظه مکان الکترون رو لوله مدرج بخوانیم. بنابراین هر بار راه اندازی مکانیسم لوله، یک نقطه درجات یک زمان مشخص اندازه گیری شود. عبارتی توانیم بگوییم الکترون زمان t دقیقا مکان x قرار دارد دقت اندازه گیری تواند صورت نامحدودی بیشتر شود طوری بگوییم کوچک خطایی اندازه گیری مکان الکترون وجود ندارد.

تا همین جا یک گزارش واقعیت داشته ایم؛ هر کمیتی مکانیک کلاسیک تعریف شده مکانیسمی وجود دارد اندازه کمیت صورت کاملا دقیق بدون هیچ خطا احتمالی یک لحظه خاص بدهد. پس اجازه بدهید مکانیسم خیالی خود کمی بیشتر سرگرم باشیم.

با شروع یک لحظه خاص (زمان، صفر) فواصل زمانی ثابتی (مثلا یک ثانیه) شروع انجام مکانیسم اندازه گیری کنیم خواهیم یافت مکان الکترون اندازه گیری متوالی صورت تصادفی تغییر کند طوری هیچ رابطه ریاضی نمی توان مکان دقیق اندازه گیری بعدی پیش بینی کرد. طرفی توزیع مکان تصادفی احتمال وقوع مکان بعدی نزدیکی اخرین مکان وقوع بیشتر نشان دهد. یعنی اگر الکترون لحظه صفر نقطه صفر مکان دیده شود لحظه یک احتمال زیادی حوالی همان نقطه صفر مکان دیده خواهد شد، گرچه ممکن هر نقطه دیده شود.

با توجه گزارش بالا توان نتیجه گرفت چنین رویدادی ازمایشگاه خیالی ما نشان نقض نسبیت خاص دارد. زیرا فاصله زمانی دو اندازه گیری متوالی مثلا یک ثانیه هستند ممکن الکترون دو نقطه بیش 300 میلیون متر فاصله دارند دیده شود.

 حالا اجازه بدهید ازمایش عوض کنیم سراغ دستگاه خیالی دیگری برویم. ازمایش مانند قبل الکترون داخل لوله حال حرکت لوله مجهز مکانیسمی راه اندازی هر لحظه دلخواه سرعت الکترون داخل لوله نشان دهد. بار زمان انجام مکانیسم عملا صفر است.

مانند ازمایش فرضی اندازه گیری مکان متوالی بار سرعت متوالی الکترون اندازه گیریم کمال تعجب خواهیم یافت سرعت الکترون فقط یک مقدار ثابت خواهد هیچ تصادفی نخواهد داد. ولی جالب جاست اگر الکترون داخل لوله پدیده فیزیکی کنش انجام دهد (مثلا بیرون لوله یک میدان الکتریکی برقرار کنیم) ازمایش سرعت متوالی تکرار کنیم مقدار ثابتی سرعت اندازه گیری شود صورت تصادفی عوض خواهد شد.

در حالی شاید معمای عدم تشابه ازمایش مکان سرعت الکترون باشیم اجازه بدهید ازمایش مکان برگردیم ولی بار اندازه گیری متوالی چنان سریع انجام دهیم زمان بین اندازه گیری صفر باشد عبارتی همه ازمایش یک لحظه انجام شود عبارت بهتر زمان متوقف شود. صورت خواهیم دید مکان مانند سرعت، اندازه گیری متوالی، فقط یک مقدار دهد. حالی اگر اجازه بدهیم زمانی بگذرد سپس یک لحظه چند بار اندازه بگیریم باز مقدار ثابتی خواهیم داشت البته دفعه قبل متفاوت خواهد بود. تفکر یکسان نبودن اثر گذشت زمان کمیت مکان زمان الکترون روایت مدل ریاضی کنار گذاریم سراغ ازمایش دیگر رویم.

در ازمایش بعدی الکترون تواند دو بعد حرکت کند؛ دو متغیر مکانی دو متغیر سرعت. اگر ابتدا مکانیسم اندازه گیری مکان الکترون استفاده کنیم خواهیم یافت اوضاع مشابه ازمایش یک بعدی یعنی اگر لحظه صفر