د قطعیت د نشتوالي اصل

په کوانټمي میخانیک کې د قطعیت د نشتوالي اصل (چې د هایزنبرګ د قطعیت د نشتوالي په اصل هم پېژندل کېږي) د ریاضیکي نابرابرۍ هر هغه ډول دی چی د یوې ذرې د ځانګړو جوړو لپاره د فزیکي کچو یو اساسي حد بیان کوي د بېلګې په توګه موقعیت، x،او مومنټم، p، کېدای شي د لومړنیو شرایطو له مخې اټکل شي. ^[۱]

دغه ډول تغیر کوونکې جوړې د بشپړونکو متغیرونو یا مزدوجو متغیرونو په توګه پېژندل کېږي او د هغو له تفسیر سره په اړوندتیا د قطعیت د نشتوالي اصل د دې لپاره محدود کوي چې دغه مزدوجې ځانګړنې تر کومې کچې خپله تقریبي معنا ساتي، ځکه چې د کوانټمي فزیک ریاضیکي اډانه د واحد ارزښت پر بنسټ د مزدوجو ځانګړنو مفهوم په سمه توګه نه وړاندې کوي. د قطعیت د نشتوالي اصل د دې څرګندويي کوي چې نه شي کېدلای یو کمیت د خوښې وړ قطعیت پر بنسټ اټکل شي، آن که چېرې د هغو ټول لومړي شرایط هم څرګند وي.

د قطعیت د نشتوالي اصل چې د لومړي ځل لپاره په ۱۹۲۷ زکال کې د جرمني فزیک پوه ورنر هایزنبرګ له خوا معرفي شو، څرګندوي چې هر څومره ډېر چې د ذراتو موقعیت په کره توګه وټاکل شي، د هغو مومنټم (د حرکت کچه) په ډېر لږ دقت سره د هغو د لومړنیو شرایطو له مخې اټکل کېدای شي او همداسې په برعکس ډول. ^[۲]^[۳]^[۴]^[۵]^[۶]

له تاریخي پلوه د قطعیت د نشتوالي اصل فزیک ته له اړوند بل اثر سره چې مشاهده کوونکی اثر (observer effect) ورته ویل کېده په تېروتنې سره یو شان ګڼل کېده، هغه اثر چې څرګندوي د ځانګړو سیسټمونو اندازه ګیري پر سیسټم باندې له کوم اغېز پرته، یعنې په سیسټم کې د تغیر راوړو پرته نه شي ترسره کېدای. هایزنبرګ په کوانټمي سطح کې دغه مشاهده کوونکی اثر د کوانټمي قطعیت د نشتوالي یوه فزیکي «توضیح» وبلله. له دغه مهال څخه وروسته څرګنده شوه چې د ذاتي قطعیت د نشتوالي اصل په ټولو څپه ئیزو سیسټمونو کې شته، همدارنګه په کوانټمي میخانیک کې د ټولو کوانټمي اجرامو د مادې د موجي ماهیت له امله رامنځته کېږي. په دې سره د قطعیت د نشتوالي اصل په اصل کې د کوانټمي سیسټمونو یوه اساسي ځانګړنه بیانوي او د فعلي ټکنالوژۍ د مشاهده کېدونکې بریا څرګندويي نه کوي. په واقعیت کې د قطعیت د نشتوالي اصل د میخانیک د اساسي معادلاتو په لیکنه کې د ډیفرانشیل او انتګرال حسابونو د کارونې په ډول کې ریښه لري. باید ټینګار وکړو چې اندازه ګیري یوازې د داسې بهیر په معنی نه ده چې په هغو کې یو څارونکی فزیک پوه برخه اخلي، بلکې د کلاسیکو او کوانټمي اجسامو ترمنځ هر هغه ډول تعامل دی چې د کوم ناظر له توجه پرته ترسره کېږي. ^[۷]^[۸]^[۹]^[۱۰]^[۱۱]^[۱۲]

له دې امله چې د قطعیت د نشتوالي اصل د کوانټمي میخانیک یو له اساسي نتایجو څخه دی، د کوانټمي میخانیک معمولي ازموینې بیا په معمول ډول د هغو یو لړ اړخونه څرګندوي. ورته مهال یو شمېر ازموینې کېدای شي په قصدي بڼه د قطعیت د نشتوالي د اصل ځانګړی شکل د خپل څېړنیز پروګرام د برخې په توګه و ارزوي. د بېلګې په توګه په سوپرکانډکټور او کوانټمي اوپټیک کې د عدد – فاز د نه قطعیت اړیکې شاملېږي. د قطعیت د نشتوالي د اصل عملکرد ته په اړوندو اپلیکشنونو کې ډېر لږ اخلال لرونکې ټکنالوژي کارول کېږي هماغه ډول چې د جاذبوي موج په سنجونکو کې ورته اړتیا ده. ^[۱۳]^[۱۴]^[۱۵]

تاریخچه

ورنر هایزنبرګ د قطعیت د نشتوالي اصل د کوپنهاګن د نیلز بور په انستیتیوت کې هغه مهال فورمول بندي کړ چې د کوانټمي میخانیک په ریاضیکي بنسټ یې کار کاوه. ^[۱۶]

په ۱۹۲۵ زکال کې د هندریک کرامز د مخکښو چارو په پیروۍ هایزنبرګ ماتریسي میخانیک ته وده ورکړه او په دې سره یې د زاړه کوانټم د اډهاک (لنډ مهالې) تیوري پر ځای د کوانټم معاصر میخانیک وکاروه. اصلي فرض پر دې و چې په کوانټمي سطح کې د کلاسیک حرکت مفهوم مناسب نه دی، ځکه چې د یو اتوم الکترونونه په کاملا مشخصو مدارونو کې حرکت نه کوي. پر ځای یې د هغو حرکت په عجیب ډول بلې لار ته هدایت کېږي: د فوریر بدلون (Fourier transform) په مهالیزه اړوندتیا کې یوازې هغه فریکونسۍ شاملېږي چې کېدلای شي په کوانټمي جمپ کې د هغو شعاع ولیدل شي.

د هایزنبرګ مقالې په هر مهال کې هېڅ نه مشاهده کېدونی کمیت لکه په یو مدار کې د الکترونونو دقیق موقعیت وه نه مانه؛ هغه یوازې تیوري وړاندې کوونکو ته اجازه ورکړه د فوریر جوړونکو د حرکت اړوند څرګندونې وکړي. له دې امله چې د فوریر بدلون اجزاوې په کلاسیکو فریکونسیو کې نه وې تعریف شوې، نه شو کېدلای له هغو څخه د پرتاب یا ویشتو د یو دقیق مسیر په برخه کې ګټنه وشي، په داسې توګه چې د هغو فورمول بندۍ نه شو کولای داسې دقیقو پوښتنو ته چې الکترون چېرې دی او یا هم په کومې چټکتیا درومي ځواب ورکړي.

د یو روایت له مخې: «د هایزنبرګ مقالې د اتومي مسائلو د حل لپاره له پخوانیو هڅو ورهاخوا یو راډیکال انحراف د لید وړ کمیتونو څخه په ګټنې وښود. نوموړي د ۱۹۲۵ زکال د جولای په ۹ مه په یوه لیک کې ولیکل 'زما دغه کوچنۍ هڅې د مداري مسیرونو د مفهوم د له منځه وړو او هغو ته د مناسب ځای نیونکي د موندنې په موخه وې هغه چې نه شو کېدلای ولیدل شي». ^[۱۷]

په واقعیت کې دا انشټین و چې د لومړي ځل لپاره یې دغه ستونزه په ۱۹۲۶ زکال کې د خپل لومړني واقعي بحث په ترڅ کې هایزنبرګ ته مطرح کړه. انشټین له هایزنبرګ سره له بلدېدو وروسته د ماتریس میخانیک اړوند د بحث کولو په موخه هایزنبرګ ته په خپل کور کې د میلمستیا بلنه ورکړه. لکه څرنګه چې خپله هایزنبرګ یې توضیح کوي: «کور ته پر لار، هغه له ما څخه زما د مخینې او سومرفیلډ سره زما د څېړنو پوښتنه وکړه. خو کور ته په رسېدو سره نوموړی یو په یو خپلې اصلي پوښتنې ته راغی چې د نوي کوانټمي میخانیک د فلسفي بنسټ ته اړونده وه. هغه ماته اشاره وکړه چې زما په ریاضکي توصیف کې د «الکتروني مسیر» مفهوم اصلا شتون نه درلود، خو په وریځ ډوله –ځای کې الکترون په مستقیم ډول د مشاهدې وړ ګرځي. د نوموړي په نظر دغه ادعا چې په یوه وریځ ډوله چاپېریال کې الکتروني مسیر شتون لري، خو د اتومونو دننه هېڅ مسیر شتون نه لري، بې معنا ښکارېده». البته، موږ [هایزنبرګ او بور] د دغو شرایطو اړونډ ګڼ شمېر بحثونه کړي و، ډېر ستونزمن بحثونه، ځکه چې موږ دا احساس کاوه چې د کوانټمي میخانیک ریاضیکي یا څپه ئیزه طرحه له وړاندې څخه وروستۍ شوې وه. دا تغیر منونکې نه وه او موږ باید خپلې ټولې محاسبې د هغو له مخې کړې وای. بل پلو هېڅوک هم نه پوهېده چې څه ډول په دغه طرحه کې یوه ساده مورد لکه د یو الکترون مسیر په وریځ ډوله ځای کې ښوول کېږي». ^[۱۸]^[۱۹]

د ۱۹۲۶ زکال په مارچ میاشت کې هایزنبرګ په بور انستیتیوت کې په کار کولو سره دې ته متوجه شو چې د ځای پرځای کېدو د خاصیت (commutativity) نشتوالی د نه قطعیت اصل تضمین کوي. دغه مفهوم د نه ځای پرځای کېدو اړوند واضح فزیکي تفسیر وړاندې کړ او لامل وګرځېد چې د کوانټم میخانیک اړوند د کوپنهاګن د تفسیر بنسټ جوړ کړي. هایزنبرګ څرګنده کړه چې د ځای پر ځای کېدو اړیکه د قطعیت د نشتوالي تضمین کوونکې او د بور په خبره بشپړونکې ده. ^[۲۰]

سرچينې

↑ Sen, D. (2014). "The Uncertainty relations in quantum mechanics" (PDF). Current Science. 107 (2): 203–218.
↑ Werner Heisenberg, Encounters with Einstein and Other Essays on People, Places and Particles, Published October 21st 1989 by Princeton University Press,p.53.
↑ M.Dolling, Lisa, et al., editors. The Tests of Time: Readings in the Development of Physical Theory. Princeton University Press, 2003, p. 412. https://doi.org/10.2307/j.ctvcm4h07.
↑ Kumar, Manjit. Quantum: Einstein, Bohr, and the great debate about the nature of reality / Manjit Kumar.—1st American ed., 2008. Chap.10,Note 37.
↑ Heisenberg, W. (1927), "Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik", Zeitschrift für Physik (په جرمني), 43 (3–4): 172–198, Bibcode:1927ZPhy...43..172H, doi:10.1007/BF01397280, S2CID 122763326.. Annotated pre-publication proof sheet of Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik, March 21, 1927.
↑ Weyl, H. (1928), Gruppentheorie und Quantenmechanik, Leipzig: Hirzel
↑ Furuta, Aya (2012), "One Thing Is Certain: Heisenberg's Uncertainty Principle Is Not Dead", Scientific American
↑ Ozawa, Masanao (2003), "Universally valid reformulation of the Heisenberg uncertainty principle on noise and disturbance in measurement", Physical Review A, 67 (4): 42105, arXiv:quant-ph/0207121, Bibcode:2003PhRvA..67d2105O, doi:10.1103/PhysRevA.67.042105, S2CID 42012188
↑ Werner Heisenberg, The Physical Principles of the Quantum Theory, p. 20
↑ Rozema, L. A.; Darabi, A.; Mahler, D. H.; Hayat, A.; Soudagar, Y.; Steinberg, A. M. (2012). "Violation of Heisenberg's Measurement–Disturbance Relationship by Weak Measurements". Physical Review Letters. 109 (10): 100404. arXiv:1208.0034v2. Bibcode:2012PhRvL.109j0404R. doi:10.1103/PhysRevLett.109.100404. PMID 23005268. S2CID 37576344.
↑ Indian Institute of Technology Madras, Professor V. Balakrishnan, Lecture 1 – Introduction to Quantum Physics; Heisenberg's uncertainty principle, National Programme of Technology Enhanced Learning پر يوټيوب باندې
↑ Indian Institute of Technology Madras, Professor V. Balakrishnan, Lecture 1 – Introduction to Quantum Physics; Heisenberg's uncertainty principle, National Programme of Technology Enhanced Learning پر يوټيوب باندې
↑ Elion, W. J.; Matters, M.; Geigenmüller, U.; Mooij, J. E. (1994), "Direct demonstration of Heisenberg's uncertainty principle in a superconductor", Nature, 371 (6498): 594–595, Bibcode:1994Natur.371..594E, doi:10.1038/371594a0, S2CID 4240085
↑ Smithey, D. T.; M. Beck, J. Cooper, M. G. Raymer; Cooper, J.; Raymer, M. G. (1993), "Measurement of number–phase uncertainty relations of optical fields", Phys. Rev. A, 48 (4): 3159–3167, Bibcode:1993PhRvA..48.3159S, doi:10.1103/PhysRevA.48.3159, PMID 9909968{{citation}}: سرچينه ساتل:څونوميز:ليکوالانو نوملړ (link)
↑ Caves, Carlton (1981), "Quantum-mechanical noise in an interferometer", Phys. Rev. D, 23 (8): 1693–1708, Bibcode:1981PhRvD..23.1693C, doi:10.1103/PhysRevD.23.1693
↑ "Heisenberg / Uncertainty online exhibit". American Institute of Physics, Center for History of Physics. نه اخيستل شوی 2019-10-16.
↑ Michael Eckert, "Werner Heisenberg: controversial scientist", Physics World, December 2001. http://physicsweb.org/articles/world/14/12/8/1
↑ Werner Heisenberg, "Encounters with Einstein and Other Essays on People, Places, and Particles", Princeton University Press, p.113, 1983.
↑ Werner Heisenberg, "Encounters with Einstein and Other Essays on People, Places, and Particles", Princeton University Press, p.28, 1983.
↑ Bohr, Niels; Noll, Waldemar (1958), "Atomic Physics and Human Knowledge", American Journal of Physics, New York: Wiley, 26 (8): 38, Bibcode:1958AmJPh..26..596B, doi:10.1119/1.1934707

[Sen2014-1] Sen, D. (2014). "The Uncertainty relations in quantum mechanics" (PDF). Current Science. 107 (2): 203–218.

[2] Werner Heisenberg, Encounters with Einstein and Other Essays on People, Places and Particles, Published October 21st 1989 by Princeton University Press,p.53.

[3] M.Dolling, Lisa, et al., editors. The Tests of Time: Readings in the Development of Physical Theory. Princeton University Press, 2003, p. 412. https://doi.org/10.2307/j.ctvcm4h07.

[4] Kumar, Manjit. Quantum: Einstein, Bohr, and the great debate about the nature of reality / Manjit Kumar.—1st American ed., 2008. Chap.10,Note 37.

[Heisenberg_19272-5] Heisenberg, W. (1927), "Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik", Zeitschrift für Physik (په جرمني), 43 (3–4): 172–198, Bibcode:1927ZPhy...43..172H, doi:10.1007/BF01397280, S2CID 122763326.. Annotated pre-publication proof sheet of Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik, March 21, 1927.

[Weyl1928-6] Weyl, H. (1928), Gruppentheorie und Quantenmechanik, Leipzig: Hirzel

[7] Furuta, Aya (2012), "One Thing Is Certain: Heisenberg's Uncertainty Principle Is Not Dead", Scientific American

[Ozawa2003-8] Ozawa, Masanao (2003), "Universally valid reformulation of the Heisenberg uncertainty principle on noise and disturbance in measurement", Physical Review A, 67 (4): 42105, arXiv:quant-ph/0207121, Bibcode:2003PhRvA..67d2105O, doi:10.1103/PhysRevA.67.042105, S2CID 42012188

[9] Werner Heisenberg, The Physical Principles of the Quantum Theory, p. 20

[Rozema-10] Rozema, L. A.; Darabi, A.; Mahler, D. H.; Hayat, A.; Soudagar, Y.; Steinberg, A. M. (2012). "Violation of Heisenberg's Measurement–Disturbance Relationship by Weak Measurements". Physical Review Letters. 109 (10): 100404. arXiv:1208.0034v2. Bibcode:2012PhRvL.109j0404R. doi:10.1103/PhysRevLett.109.100404. PMID 23005268. S2CID 37576344.

[nptel-11] Indian Institute of Technology Madras, Professor V. Balakrishnan, Lecture 1 – Introduction to Quantum Physics; Heisenberg's uncertainty principle, National Programme of Technology Enhanced Learning پر يوټيوب باندې

[nptel2-12] Indian Institute of Technology Madras, Professor V. Balakrishnan, Lecture 1 – Introduction to Quantum Physics; Heisenberg's uncertainty principle, National Programme of Technology Enhanced Learning پر يوټيوب باندې

[13] Elion, W. J.; Matters, M.; Geigenmüller, U.; Mooij, J. E. (1994), "Direct demonstration of Heisenberg's uncertainty principle in a superconductor", Nature, 371 (6498): 594–595, Bibcode:1994Natur.371..594E, doi:10.1038/371594a0, S2CID 4240085

[14] Smithey, D. T.; M. Beck, J. Cooper, M. G. Raymer; Cooper, J.; Raymer, M. G. (1993), "Measurement of number–phase uncertainty relations of optical fields", Phys. Rev. A, 48 (4): 3159–3167, Bibcode:1993PhRvA..48.3159S, doi:10.1103/PhysRevA.48.3159, PMID 9909968{{citation}}: سرچينه ساتل:څونوميز:ليکوالانو نوملړ (link)

[15] Caves, Carlton (1981), "Quantum-mechanical noise in an interferometer", Phys. Rev. D, 23 (8): 1693–1708, Bibcode:1981PhRvD..23.1693C, doi:10.1103/PhysRevD.23.1693

[16] "Heisenberg / Uncertainty online exhibit". American Institute of Physics, Center for History of Physics. نه اخيستل شوی 2019-10-16.

[17] Michael Eckert, "Werner Heisenberg: controversial scientist", Physics World, December 2001. http://physicsweb.org/articles/world/14/12/8/1

[18] Werner Heisenberg, "Encounters with Einstein and Other Essays on People, Places, and Particles", Princeton University Press, p.113, 1983.

[19] Werner Heisenberg, "Encounters with Einstein and Other Essays on People, Places, and Particles", Princeton University Press, p.28, 1983.

[20] Bohr, Niels; Noll, Waldemar (1958), "Atomic Physics and Human Knowledge", American Journal of Physics, New York: Wiley, 26 (8): 38, Bibcode:1958AmJPh..26..596B, doi:10.1119/1.1934707

[۱]

[۲]

[۳]

[۴]

[۵]

[۶]

[۷]

[۸]

[۹]

[۱۰]

[۱۱]

[۱۲]

[۱۳]

[۱۴]

[۱۵]

[۱۶]

[۱۷]

[۱۸]

[۱۹]

[۲۰]