1
00:00:07,255 --> 00:00:10,812
Принцип неопределённости Гейзенберга — 
одна из немногих идей

2
00:00:10,812 --> 00:00:14,686
квантовой физики, которые
проникли в массовое сознание.

3
00:00:14,686 --> 00:00:18,112
Принцип гласит, что невозможно
одновременно знать и точное положение,

4
00:00:18,112 --> 00:00:22,893
и точную скорость объекта,
и как метафора встречается повсюду —

5
00:00:22,893 --> 00:00:26,409
от литературоведения
до спортивных комментариев.

6
00:00:26,409 --> 00:00:29,429
Неопределённость часто считается
следствием самого измерения:

7
00:00:29,429 --> 00:00:34,561
измерение положения объекта
меняет его скорость, и наоборот.

8
00:00:34,561 --> 00:00:38,378
Но настоящая причина
гораздо глубже и удивительнее.

9
00:00:38,378 --> 00:00:41,759
Принцип неопределённости существует,
потому что всё во Вселенной

10
00:00:41,759 --> 00:00:46,318
ведёт себя одновременно
и как волна, и как частица.

11
00:00:46,318 --> 00:00:50,458
В квантовой механике точное место
и точная скорость объекта

12
00:00:50,458 --> 00:00:51,896
не имеют смысла.

13
00:00:51,896 --> 00:00:53,147
Чтобы это понять,

14
00:00:53,147 --> 00:00:57,053
надо разобраться, что значит
вести себя как волна или как частица.

15
00:00:57,053 --> 00:01:01,857
По определению, в любой момент времени
частица находится только в одном месте.

16
00:01:01,857 --> 00:01:05,286
На графике вероятности нахождения
объекта в определённом месте

17
00:01:05,286 --> 00:01:09,030
это выглядит как пик:

18
00:01:09,030 --> 00:01:13,707
100% в одной точке,
ноль во всех остальных.

19
00:01:13,707 --> 00:01:17,621
Волна же — это возмущение, 
распространяющееся в пространстве,

20
00:01:17,621 --> 00:01:20,338
как рябь на поверхности водоёма.

21
00:01:20,338 --> 00:01:23,767
Можно чётко распознать
общие признаки волн

22
00:01:23,767 --> 00:01:25,933
и, что ещё важнее, длину одной волны,

23
00:01:25,933 --> 00:01:28,640
то есть расстояние между соседними пиками

24
00:01:28,640 --> 00:01:30,459
или соседними ложбинами.

25
00:01:30,459 --> 00:01:33,077
Но при этом нельзя указать
её точное местонахождение.

26
00:01:33,077 --> 00:01:36,282
У неё всегда есть вероятность
находиться во многих местах.

27
00:01:36,282 --> 00:01:39,099
Для квантовой физики
длина волны так важна,

28
00:01:39,099 --> 00:01:42,419
потому что она связана
с импульсом объекта —

29
00:01:42,419 --> 00:01:44,024
массой, умноженной на скорость.

30
00:01:44,024 --> 00:01:46,909
Быстро движущийся объект
обладает больши́м импульсом,

31
00:01:46,909 --> 00:01:50,019
который соответствует
очень малой длине волны.

32
00:01:50,019 --> 00:01:54,559
Объект с большой массой имеет большой
импульс, даже если не движется быстро,

33
00:01:54,559 --> 00:01:57,156
что опять-таки соответствует
малой длине волны.

34
00:01:57,156 --> 00:02:00,927
Вот почему мы не замечаем
волновой природы привычных объектов.

35
00:02:00,927 --> 00:02:02,644
У бейсбольного мяча в воздухе

36
00:02:02,644 --> 00:02:07,029
длина волны в одну миллиардную
от триллионной триллионной метра

37
00:02:07,029 --> 00:02:09,364
слишком мала даже для обнаружения.

38
00:02:09,364 --> 00:02:12,324
А у таких маленьких тел,
как атомы и электроны,

39
00:02:12,324 --> 00:02:16,142
длину волны вполне можно измерить
экспериментальным путём.

40
00:02:16,142 --> 00:02:19,475
Итак, у волны можно измерить её длину,

41
00:02:19,475 --> 00:02:23,101
а значит и её импульс,
но чёткого местонахождения у неё нет.

42
00:02:23,101 --> 00:02:25,248
Мы можем точно определить
положение частицы,

43
00:02:25,248 --> 00:02:28,489
но длины волны у неё нет,
а значит, неизвестен и её импульс.

44
00:02:28,489 --> 00:02:31,600
Чтобы у частицы были
и положение, и импульс,

45
00:02:31,600 --> 00:02:33,760
надо совместить обе картинки,

46
00:02:33,760 --> 00:02:37,163
получив на графике волну,
но на очень маленьком отрезке.

47
00:02:37,163 --> 00:02:38,800
Как это сделать?

48
00:02:38,800 --> 00:02:41,554
Путём сложения волн
с разными длинами,

49
00:02:41,554 --> 00:02:46,528
что обеспечит вероятность наличия
у квантового объекта различных импульсов.

50
00:02:46,528 --> 00:02:49,282
При сопоставлении двух волн
мы видим, что в местах,

51
00:02:49,282 --> 00:02:52,055
где пики совпадают,
образуется бо́льшая волна,

52
00:02:52,055 --> 00:02:55,821
а в других местах пик одной волны
заполняет ложбину другой.

53
00:02:55,821 --> 00:02:58,279
В результате участки с волнами

54
00:02:58,279 --> 00:03:01,106
чередуются с промежутками, где ничего нет.

55
00:03:01,106 --> 00:03:02,590
При добавлении третьей волны

56
00:03:02,590 --> 00:03:05,709
промежутки, где волны гасят друг друга,
становятся длиннее.

57
00:03:05,709 --> 00:03:09,891
С четвёртой они ещё больше удлиняются,
а участки с волнами сужаются.

58
00:03:09,891 --> 00:03:13,089
Если продолжать добавлять волны,
можно получить волновой пакет

59
00:03:13,089 --> 00:03:16,168
с определённой длиной волны
на одном малом участке.

60
00:03:16,168 --> 00:03:20,224
Это квантовый объект, имеющий природу
как волны, так и частицы,

61
00:03:20,224 --> 00:03:23,311
но добившись этого,
мы лишаемся определённости

62
00:03:23,311 --> 00:03:25,805
относительно как положения,
так и импульса.

63
00:03:25,805 --> 00:03:28,223
Положение теперь
не ограничивается одной точкой.

64
00:03:28,223 --> 00:03:30,918
Существует вероятность его
нахождения в некоторой области

65
00:03:30,918 --> 00:03:32,837
вокруг центра волнового пакета,

66
00:03:32,837 --> 00:03:35,586
полученного путём
сложения множества волн,

67
00:03:35,586 --> 00:03:38,022
а значит, имеется некая
вероятность его обнаружения

68
00:03:38,022 --> 00:03:41,291
по импульсу, соответствующему
любой из них.

69
00:03:41,291 --> 00:03:44,740
Теперь и положение, и импульс
являются неопределёнными,

70
00:03:44,740 --> 00:03:46,816
и эти неопределённости взаимосвязаны.

71
00:03:46,816 --> 00:03:49,209
Чтобы уменьшить неопределённость положения

72
00:03:49,209 --> 00:03:52,628
за счёт уменьшения волнового пакета,
надо добавить больше волн,

73
00:03:52,628 --> 00:03:54,865
но это увеличит неопределённость импульса.

74
00:03:54,865 --> 00:03:58,047
А чтобы точнее определить импульс,
нужен бо́льший волновой пакет,

75
00:03:58,047 --> 00:04:01,012
что увеличит неопределённость положения.

76
00:04:01,012 --> 00:04:03,251
Это и есть
принцип неопределённости Гейзенберга,

77
00:04:03,251 --> 00:04:08,207
впервые сформулированный немецким физиком
Вернером Гейзенбергом ещё в 1927 г.

78
00:04:08,207 --> 00:04:12,589
Эта неопределённость — не следствие
несовершенства измерений,

79
00:04:12,589 --> 00:04:17,107
а неизбежный результат объединения
свойств волны и частицы.

80
00:04:17,107 --> 00:04:20,683
Принцип неопределённости — это не просто
объективный предел самих измерений.

81
00:04:20,683 --> 00:04:23,733
Это предел совместимости свойств,
присущих одному объекту,

82
00:04:23,733 --> 00:04:28,157
являющийся фундаментальным принципом
организации самой Вселенной.