خطوات الاستخدام
الخطوة 1: أدخل قيمة عدم اليقين في الموضع (Δx) بوحدة المتر. يمثل هذا عدم الدقة في معرفة موقع الجسيم. كلما كانت القيمة أصغر، زادت دقة الموضع.
الخطوة 2: أدخل قيمة عدم اليقين في الزخم (Δp) بوحدة كجم·م/ث. يمثل هذا عدم الدقة في معرفة سرعة الجسيم وكتلته. وفقًا لمبدأ هايزنبرغ، لا يمكن تحديد كل من الموضع والزخم بدقة متناهية في آن واحد.
الخطوة 3: إذا كنت تريد حساب مبدأ عدم اليقين للطاقة والزمن، أدخل قيمة عدم اليقين في الطاقة (ΔE) بوحدة الجول، وقيمة عدم اليقين في الزمن (Δt) بوحدة الثانية. ينص المبدأ على أن ΔE * Δt ≥ ħ/2.
الخطوة 4: سيقوم الحاسبة بحساب حاصل ضرب القيم المدخلة ومقارنته مع ثابت بلانك المخفض (ħ = 1.054571817×10⁻³⁴ جول·ثانية). إذا كان حاصل الضرب ≥ ħ/2، فإن المبدأ محقق، وإلا فإن القيم غير متسقة مع ميكانيكا الكم.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ بخطوات الحل كاملة.
الحل
نحسب حاصل ضرب عدم اليقين: Δx * Δp = (1×10⁻¹⁰) * (5×10⁻²⁵) = 5×10⁻³⁵ جول·ثانية. قيمة ħ/2 = (1.054571817×10⁻³⁴)/2 ≈ 5.272859×10⁻³⁵. بما أن 5×10⁻³⁵ < 5.272859×10⁻³⁵، فإن المبدأ لا يتحقق بالقيم المعطاة. يعني هذا أن الدقة المتناهية للموضع والزخم غير ممكنة فيزيائياً؛ إذ يجب زيادة عدم اليقين في أحدهما على الأقل. التفسير: كلما زدنا دقة قياس الموضع، قلّت معرفتنا بالزخم، والعكس صحيح. المبدأ يحد من قدرتنا على التنبؤ بسلوك الجسيمات الكمية.
الحل
من مبدأ عدم اليقين: Δx * Δp ≥ ħ/2. أقل قيمة لـ Δp تحدث عندما Δx * Δp = ħ/2. إذن Δp = (ħ/2) / Δx = (5.272859×10⁻³⁵) / (1×10⁻¹⁰) = 5.272859×10⁻²⁵ كجم·م/ث. هذا يعني أن سرعة الإلكترون غير محددة بدقة تقل عن تلك القيمة. تطبيق المبدأ يفسر استقرار الذرات: لأن الإلكترون لا يمكنه السكون في النواة وإلا كان Δx صغيراً جداً مما يتطلب Δp كبيراً جداً، مما يعطي طاقة حركية عالية. مثال آخر: يمكن تطبيق مبدأ عدم اليقين للطاقة والزمن على عمر الجسيمات الافتراضية: ΔE * Δt ≥ ħ/2 يعني أن الجسيمات يمكن أن توجد لفترة قصيرة جداً إذا كانت طاقتها كبيرة، وهو أساس ظاهرة النفق الكمي.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ.
قيم مُدخَلة قياسية
- نوع الحساب
- position-momentum
- عدم يقين الموضع (م)
- 50
- عدم يقين الزخم (كجم·م/ث)
- 50
- عدم يقين الطاقة (جول)
- 50
- عدم يقين الزمن (ث)
- 8