0:00:07.255,0:00:10.812
Принцип неопределённости Гейзенберга — [br]одна из немногих идей

0:00:10.812,0:00:14.686
квантовой физики, которые[br]проникли в массовое сознание.

0:00:14.686,0:00:18.112
Принцип гласит, что невозможно[br]одновременно знать и точное положение,

0:00:18.112,0:00:22.893
и точную скорость объекта,[br]и как метафора встречается повсюду —

0:00:22.893,0:00:26.409
от литературоведения[br]до спортивных комментариев.

0:00:26.409,0:00:29.429
Неопределённость часто считается[br]следствием самого измерения:

0:00:29.429,0:00:34.561
измерение положения объекта[br]меняет его скорость, и наоборот.

0:00:34.561,0:00:38.378
Но настоящая причина[br]гораздо глубже и удивительнее.

0:00:38.378,0:00:41.759
Принцип неопределённости существует,[br]потому что всё во Вселенной

0:00:41.759,0:00:46.318
ведёт себя одновременно[br]и как волна, и как частица.

0:00:46.318,0:00:50.458
В квантовой механике точное место[br]и точная скорость объекта

0:00:50.458,0:00:51.896
не имеют смысла.

0:00:51.896,0:00:53.147
Чтобы это понять,

0:00:53.147,0:00:57.053
надо разобраться, что значит[br]вести себя как волна или как частица.

0:00:57.053,0:01:01.857
По определению, в любой момент времени[br]частица находится только в одном месте.

0:01:01.857,0:01:05.286
На графике вероятности нахождения[br]объекта в определённом месте

0:01:05.286,0:01:09.030
это выглядит как пик:

0:01:09.030,0:01:13.707
100% в одной точке,[br]ноль во всех остальных.

0:01:13.707,0:01:17.621
Волна же — это возмущение, [br]распространяющееся в пространстве,

0:01:17.621,0:01:20.338
как рябь на поверхности водоёма.

0:01:20.338,0:01:23.767
Можно чётко распознать[br]общие признаки волн

0:01:23.767,0:01:25.933
и, что ещё важнее, длину одной волны,

0:01:25.933,0:01:28.640
то есть расстояние между соседними пиками

0:01:28.640,0:01:30.459
или соседними ложбинами.

0:01:30.459,0:01:33.077
Но при этом нельзя указать[br]её точное местонахождение.

0:01:33.077,0:01:36.282
У неё всегда есть вероятность[br]находиться во многих местах.

0:01:36.282,0:01:39.099
Для квантовой физики[br]длина волны так важна,

0:01:39.099,0:01:42.419
потому что она связана[br]с импульсом объекта —

0:01:42.419,0:01:44.024
массой, умноженной на скорость.

0:01:44.024,0:01:46.909
Быстро движущийся объект[br]обладает больши́м импульсом,

0:01:46.909,0:01:50.019
который соответствует[br]очень малой длине волны.

0:01:50.019,0:01:54.559
Объект с большой массой имеет большой[br]импульс, даже если не движется быстро,

0:01:54.559,0:01:57.156
что опять-таки соответствует[br]малой длине волны.

0:01:57.156,0:02:00.927
Вот почему мы не замечаем[br]волновой природы привычных объектов.

0:02:00.927,0:02:02.644
У бейсбольного мяча в воздухе

0:02:02.644,0:02:07.029
длина волны в одну миллиардную[br]от триллионной триллионной метра

0:02:07.029,0:02:09.364
слишком мала даже для обнаружения.

0:02:09.364,0:02:12.324
А у таких маленьких тел,[br]как атомы и электроны,

0:02:12.324,0:02:16.142
длину волны вполне можно измерить[br]экспериментальным путём.

0:02:16.142,0:02:19.475
Итак, у волны можно измерить её длину,

0:02:19.475,0:02:23.101
а значит и её импульс,[br]но чёткого местонахождения у неё нет.

0:02:23.101,0:02:25.248
Мы можем точно определить[br]положение частицы,

0:02:25.248,0:02:28.489
но длины волны у неё нет,[br]а значит, неизвестен и её импульс.

0:02:28.489,0:02:31.600
Чтобы у частицы были[br]и положение, и импульс,

0:02:31.600,0:02:33.760
надо совместить обе картинки,

0:02:33.760,0:02:37.163
получив на графике волну,[br]но на очень маленьком отрезке.

0:02:37.163,0:02:38.800
Как это сделать?

0:02:38.800,0:02:41.554
Путём сложения волн[br]с разными длинами,

0:02:41.554,0:02:46.528
что обеспечит вероятность наличия[br]у квантового объекта различных импульсов.

0:02:46.528,0:02:49.282
При сопоставлении двух волн[br]мы видим, что в местах,

0:02:49.282,0:02:52.055
где пики совпадают,[br]образуется бо́льшая волна,

0:02:52.055,0:02:55.821
а в других местах пик одной волны[br]заполняет ложбину другой.

0:02:55.821,0:02:58.279
В результате участки с волнами

0:02:58.279,0:03:01.106
чередуются с промежутками, где ничего нет.

0:03:01.106,0:03:02.590
При добавлении третьей волны

0:03:02.590,0:03:05.709
промежутки, где волны гасят друг друга,[br]становятся длиннее.

0:03:05.709,0:03:09.891
С четвёртой они ещё больше удлиняются,[br]а участки с волнами сужаются.

0:03:09.891,0:03:13.089
Если продолжать добавлять волны,[br]можно получить волновой пакет

0:03:13.089,0:03:16.168
с определённой длиной волны[br]на одном малом участке.

0:03:16.168,0:03:20.224
Это квантовый объект, имеющий природу[br]как волны, так и частицы,

0:03:20.224,0:03:23.311
но добившись этого,[br]мы лишаемся определённости

0:03:23.311,0:03:25.805
относительно как положения,[br]так и импульса.

0:03:25.805,0:03:28.223
Положение теперь[br]не ограничивается одной точкой.

0:03:28.223,0:03:30.918
Существует вероятность его[br]нахождения в некоторой области

0:03:30.918,0:03:32.837
вокруг центра волнового пакета,

0:03:32.837,0:03:35.586
полученного путём[br]сложения множества волн,

0:03:35.586,0:03:38.022
а значит, имеется некая[br]вероятность его обнаружения

0:03:38.022,0:03:41.291
по импульсу, соответствующему[br]любой из них.

0:03:41.291,0:03:44.740
Теперь и положение, и импульс[br]являются неопределёнными,

0:03:44.740,0:03:46.816
и эти неопределённости взаимосвязаны.

0:03:46.816,0:03:49.209
Чтобы уменьшить неопределённость положения

0:03:49.209,0:03:52.628
за счёт уменьшения волнового пакета,[br]надо добавить больше волн,

0:03:52.628,0:03:54.865
но это увеличит неопределённость импульса.

0:03:54.865,0:03:58.047
А чтобы точнее определить импульс,[br]нужен бо́льший волновой пакет,

0:03:58.047,0:04:01.012
что увеличит неопределённость положения.

0:04:01.012,0:04:03.251
Это и есть[br]принцип неопределённости Гейзенберга,

0:04:03.251,0:04:08.207
впервые сформулированный немецким физиком[br]Вернером Гейзенбергом ещё в 1927 г.

0:04:08.207,0:04:12.589
Эта неопределённость — не следствие[br]несовершенства измерений,

0:04:12.589,0:04:17.107
а неизбежный результат объединения[br]свойств волны и частицы.

0:04:17.107,0:04:20.683
Принцип неопределённости — это не просто[br]объективный предел самих измерений.

0:04:20.683,0:04:23.733
Это предел совместимости свойств,[br]присущих одному объекту,

0:04:23.733,0:04:28.157
являющийся фундаментальным принципом[br]организации самой Вселенной.