Skip to content

Quantumraadsels, deel 1, Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg

16 maart 2013

Het onzekerheidsprincipe van Heisenberg wordt heel duidelijk uitgelegd in het boek Dromen over een alomvattende theorie van Steven Weinberg (1992). P. 74: “Heisenberg bekeek de problemen die een natuurkundige tegenkomt wanneer hij positie en impuls van een elektron wil meten. Om een nauwkeurige meting van de positie te krijgen,

moet het licht met een korte golflengte worden gebruikt, omdat de diffractie [het verschijnsel dat lichtstralen geen rechte lijn volgen wanneer ze heel dicht langs een object of door een heel klein gaatje gaan] het beeld van alles wat kleiner is dan de golflengte van het licht onscherp maakt. Licht met een korte golflengte bestaat echter uit fotonen met een navenant hoge impuls, en wanneer fotonen met een hoge impuls worden gebruikt om een elektron te observeren, stuitert dat elektron noodzakelijkerwijs door de schok terug en neemt daarbij een deel van de impuls van het foton mee. Dus hoe nauwkeuriger we de positie van een elektron willen meten, des te minder weten we na de meting over zijn impuls. Deze regel is bekend geworden als het onzekerheidsprincipe van Heisenberg. Iets nauwkeuriger gezegd: omdat de golflengte van het licht gelijk is aan de constante van Planck, gedeeld door de impuls van het foton, kan de onzekerheid in de positie van een deeltje nooit minder zijn dan de constante van Planck, gedeeld door de onzekerheid in zijn impuls. Bij gewone objecten zoals biljartballen merken we deze onzekerheid niet op, omdat de constante van Planck zo klein is. [6,62620 × 10-34 J.s] […] De constante van Planck is zo klein dat de golflengte van een biljartbal die over een tafel rolt, veel kleiner is dan de omvang van een atoomkern, waardoor het niet moeilijk is om de positie en impuls van de bal op eenzelfde tijdstip heel nauwkeurig te meten.”

Uit Weinbergs uitleg begrijp ik, dat het niet mogelijk is om zowel de impuls als de positie te METEN. Het is met andere woorden een meetprobleem, niet een fundamentele eigenschap van de natuur. Doordat we lichtgolven gebruiken om een waarneming te doen, verstoren we datgene dat we willen waarnemen. Het lijkt mij dat het theoretisch wel mogelijk is om zowel de impuls als de positie te meten, maar dat het onzekerheidsprincipe veroorzaakt wordt door de gebruikte meetmethode, namelijk licht. Zelfs als we kunnen aantonen dat er geen enkele meetmethode bestaat – of kan bestaan – om zowel de positie als de impuls op hetzelfde tijdstip te meten, dan is het nog steeds een meetprobleem en niet een fundamentele eigenschap van de natuur. Het elektron heeft op één tijdstip één positie en één impuls, alleen die kennen wij niet. Het fundamentele probleem zit hem in het gegeven dat wij die twee grootheden niet kennen, het probleem zit er niet in dat ze er niet zijn! Vergelijk het met de hoeveelheid eiwit die in een potje voedsel zit. Die hoeveelheid kun je met een chemische analyse meten, maar je weet hem nooit precies! Hoe nauwkeurig of uitgebreid je ook meet, er blijft altijd een onzekerheidsmarge. Toch zal iedereen het erover eens zijn, dat de hoeveelheid eiwit in het potje vastligt, ook als we die hoeveelheid niet precies kunnen vaststellen. Ik geloof niet dat het onzekerheidsprincipe betekent, dat positie en impuls uitgesmeerd zijn.

Advertenties

From → Wetenschap

Geef een reactie

Geef een reactie

Vul je gegevens in of klik op een icoon om in te loggen.

WordPress.com logo

Je reageert onder je WordPress.com account. Log uit / Bijwerken )

Twitter-afbeelding

Je reageert onder je Twitter account. Log uit / Bijwerken )

Facebook foto

Je reageert onder je Facebook account. Log uit / Bijwerken )

Google+ photo

Je reageert onder je Google+ account. Log uit / Bijwerken )

Verbinden met %s

%d bloggers liken dit: