WEBVTT

00:00:07.155 --> 00:00:10.722
Zasada nieokreśloności Heisenberga
jest jedną z niewielu koncepcji

00:00:10.722 --> 00:00:14.516
fizyki kwantowej, które przeniknęły
do kultury popularnej.

00:00:14.516 --> 00:00:18.112
Według niej nie można jednocześnie
określić dokładnego położenia

00:00:18.112 --> 00:00:22.893
i dokładnej prędkości obiektu,
co jako metafora pojawia się wszędzie,

00:00:22.893 --> 00:00:26.309
od krytyki literackiej
po komentarz sportowy.

00:00:26.309 --> 00:00:29.429
Nieokreśloność tłumaczy się
często wynikiem pomiaru.

00:00:29.429 --> 00:00:34.561
Pomiar położenia obiektu
zmienia jego prędkość, i odwrotnie.

00:00:34.561 --> 00:00:38.278
Przyczyna tkwi głębiej
i jest bardziej niezwykła.

00:00:38.278 --> 00:00:41.759
Zasada nieokreśloności istnieje,
bo wszystko we wszechświecie

00:00:41.759 --> 00:00:45.988
zachowuje się równocześnie
jak cząstka i fala.

00:00:45.988 --> 00:00:50.458
W mechanice kwantowej
dokładne położenie i prędkość obiektu

00:00:50.458 --> 00:00:51.896
nie mają znaczenia.

00:00:51.896 --> 00:00:53.147
Aby to zrozumieć,

00:00:53.147 --> 00:00:57.053
trzeba pomyśleć, co oznacza
zachowywać się jak cząstka albo fala.

00:00:57.053 --> 00:01:01.857
Cząstki z definicji istnieją
w jednym miejscu w czasie.

00:01:01.857 --> 00:01:05.286
Można to pokazać na wykresie
prawdopodobieństwa znalezienia

00:01:05.286 --> 00:01:09.030
obiektu w określonym miejscu, 
który wygląda jak iglica,

00:01:09.030 --> 00:01:13.517
w 100% w jednym miejscu,
i nigdzie indziej.

00:01:13.517 --> 00:01:17.521
Za to fale są zaburzeniami
rozchodzącymi się w przestrzeni

00:01:17.521 --> 00:01:20.338
jak kręgi po powierzchni stawu.

00:01:20.338 --> 00:01:23.767
Można wyraźnie określić
wzór fali jako całości,

00:01:23.767 --> 00:01:25.823
a przede wszystkim jej długość,

00:01:25.823 --> 00:01:28.560
czyli odległość między dwoma
sąsiadującymi grzbietami

00:01:28.560 --> 00:01:30.369
albo dwoma sąsiadującymi dolinami,

00:01:30.369 --> 00:01:33.017
ale nie można przypisać im
jednego położenia.

00:01:33.017 --> 00:01:36.442
Istnieje spore prawdopodobieństwo,
że będą w wielu różnych miejscach.

00:01:36.442 --> 00:01:39.099
Długość fali jest bardzo ważna
w fizyce kwantowej,

00:01:39.099 --> 00:01:42.419
bo długość fali obiektu
jest związana z jego pędem,

00:01:42.419 --> 00:01:44.024
czyli iloczynem masy i prędkości.

00:01:44.024 --> 00:01:46.909
Szybko poruszający się obiekt
ma większy pęd,

00:01:46.909 --> 00:01:50.019
który odpowiada
bardzo krótkiej długości fali.

00:01:50.019 --> 00:01:54.399
Ciężki obiekt ma większy pęd,
nawet nieporuszając się bardzo szybko,

00:01:54.399 --> 00:01:56.826
co z kolei także oznacza
bardzo krótką długość fali.

00:01:56.826 --> 00:02:00.927
Dlatego nie dostrzegamy na co dzień
natury fali w przedmiotach.

00:02:00.927 --> 00:02:02.644
Jeśli podrzucisz piłkę do bejsbola,

00:02:02.644 --> 00:02:07.029
długość fali wynosi
maciupeńką część metra,

00:02:07.029 --> 00:02:09.364
zbyt małą, aby móc ją wykryć.

00:02:09.364 --> 00:02:12.324
Długość fali małych obiektów,
jak atomy czy elektrony,

00:02:12.324 --> 00:02:16.142
jest na tyle duża, że można ją zmierzyć
w eksperymentach fizycznych.

00:02:16.142 --> 00:02:19.475
Można zmierzyć
długość i pęd czystej fali,

00:02:19.475 --> 00:02:23.101
ale nie jej położenie.

00:02:23.101 --> 00:02:25.248
Można dokładnie
określić położenie cząstki,

00:02:25.248 --> 00:02:28.489
ale bez długości fali, nie znamy jej pędu.

00:02:28.489 --> 00:02:31.600
Żeby uzyskać cząstkę
posiadająca położenie i pęd,

00:02:31.600 --> 00:02:33.760
trzeba połączenia dwóch obrazów,

00:02:33.760 --> 00:02:37.163
żeby powstał wykres z falami,
ale tylko na małej przestrzeni.

00:02:37.163 --> 00:02:38.800
Jak to zrobić?

00:02:38.800 --> 00:02:41.554
Łącząc fale o różnych długościach,

00:02:41.554 --> 00:02:46.528
czyli dając obiektom kwantowym
szansę na różne pędy.

00:02:46.528 --> 00:02:49.282
Dodając dwie fale, odkrywamy miejsca,

00:02:49.282 --> 00:02:52.055
gdzie grzbiety pokrywają się,
dając większą falę,

00:02:52.055 --> 00:02:55.821
oraz gdzie grzbiety wypełniają doliny.

00:02:55.821 --> 00:02:58.351
Efektem są przestrzenie

00:02:58.351 --> 00:03:01.106
z falami oddzielonymi miejscami,
w których nie ma nic.

00:03:01.106 --> 00:03:02.590
Jeśli dodamy trzecią falę,

00:03:02.590 --> 00:03:05.709
miejsca, w których fale
znosiły się, powiększają się.

00:03:05.709 --> 00:03:09.891
Przy czwartej nadal rosną,
a przestrzenie fal stają się węższe.

00:03:09.891 --> 00:03:13.089
Dodając kolejne, otrzymamy pakiet falowy

00:03:13.089 --> 00:03:16.168
o wyraźnej długości fali
na jednej małej przestrzeni.

00:03:16.168 --> 00:03:20.224
To obiekt kwantowy
o dwoistej naturze fali i cząstki,

00:03:20.224 --> 00:03:23.311
ale żeby to osiągnąć,
trzeba zapomnieć o określoności,

00:03:23.311 --> 00:03:25.805
zarówno położenia jak i pędu.

00:03:25.805 --> 00:03:27.918
Położenie nie jest
ograniczone do punktu.

00:03:27.918 --> 00:03:30.918
Istnieje prawdopodobieństwo
znalezienia go w pewnym przedziale

00:03:30.918 --> 00:03:32.837
środka pakietu falowego,

00:03:32.837 --> 00:03:35.586
tworzonego przez dodawanie wielu fal,

00:03:35.586 --> 00:03:38.012
co oznacza możliwość znalezienie go

00:03:38.012 --> 00:03:41.291
z pędem odpowiadającym którejś z fal.

00:03:41.291 --> 00:03:44.740
Zarówno położenie jak i pęd
są teraz nieokreślone

00:03:44.740 --> 00:03:46.816
a ich nieokreśloności
są od siebie zależne.

00:03:46.816 --> 00:03:49.209
Chcąc zredukować nieokreśloność położenia,

00:03:49.209 --> 00:03:52.628
tworząc mniejszy pakiet falowy,
trzeba dodać więcej fal,

00:03:52.628 --> 00:03:54.865
co zwiększa nieokreśloność pędu.

00:03:54.865 --> 00:03:58.047
Chcąc lepiej określić pęd,
potrzeba większego pakietu falowego,

00:03:58.047 --> 00:04:01.012
co zwiększa nieokreśloność położenia.

00:04:01.012 --> 00:04:03.221
To jest właśnie zasada nieokreśloności,

00:04:03.221 --> 00:04:08.207
którą sformułował niemiecki fizyk,
Werner Heisenberg, w 1927 roku.

00:04:08.207 --> 00:04:12.589
Nieokreśloność nie jest kwestią
dobrego albo złego pomiaru,

00:04:12.589 --> 00:04:17.107
ale nieuniknionym skutkiem
połączenia istoty cząstki i fali.

00:04:17.107 --> 00:04:20.663
Zasada nieokreśloności nie jest
jedynie ograniczeniem pomiaru.

00:04:20.663 --> 00:04:23.733
To ograniczenie właściwości,
jakie może posiadać obiekt,

00:04:23.733 --> 00:04:28.157
wbudowane w fundamentalną
strukturę wszechświata.