What is the Heisenberg Uncertainty Principle? - Chad Orzel

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ چیست؟ - چاد اُُرزل

4,999,447 views

2014-09-16 ・ TED-Ed


New videos

What is the Heisenberg Uncertainty Principle? - Chad Orzel

اصل عدم قطعیت هایزنبرگ چیست؟ - چاد اُُرزل

4,999,447 views ・ 2014-09-16

TED-Ed


لطفا برای پخش فیلم روی زیرنویس انگلیسی زیر دوبار کلیک کنید.

Translator: hamid hosseinianfar Reviewer: soheila Jafari
00:07
The Heisenberg Uncertainty Principle is one of a handful of ideas
0
7255
3557
اصل عدم قطعیت هایزنبرگ، یکی از معدود ایده هایی از فیزیک کوانتم است
00:10
from quantum physics to expand into general pop culture.
1
10812
3874
00:14
It says that you can never simultaneously know the exact position
2
14686
3426
این فرض بیان می کند که شما نمی توانید به طور همزمان، محل دقیق
و سرعت دقیق یک جسم را بدانید.
00:18
and the exact speed of an object and shows up as a metaphor in everything
3
18112
4781
و به عنوان یک استعاره از هر چیز، ازنقد ادبی تا گزارشات ورزشی یافت می شود.
00:22
from literary criticism to sports commentary.
4
22893
3516
00:26
Uncertainty is often explained as a result of measurement,
5
26409
3020
عدم قطعیت معمولا به عنوان نتیجه اندازه گیری،
که عمل اندازه گیری محل یک جسم، سرعت آن را تغییر می دهد، یا بلعکس.
00:29
that the act of measuring an object's position changes its speed, or vice versa.
6
29429
5132
00:34
The real origin is much deeper and more amazing.
7
34561
3817
آغاز حقیقی خیلی عمیق تر و شگفت انگیز تر است.
00:38
The Uncertainty Principle exists because everything in the universe
8
38378
3381
اصل عدم قطعیت وجود دارد زیرا هر چیز در جهان
00:41
behaves like both a particle and a wave at the same time.
9
41759
4559
همزمان رفتار موجی و ذره ای دارد.
در مکانیک کوانتم، مکان و سرعت دقیق یک شی هیچ تعبیری ندارد.
00:46
In quantum mechanics, the exact position and exact speed of an object
10
46318
4140
00:50
have no meaning.
11
50458
1438
00:51
To understand this,
12
51896
1251
برای فهم این مسئله،لازم است در مورد معنی رفتار ذره ای موجی بحث کنیم.
00:53
we need to think about what it means to behave like a particle or a wave.
13
53147
3906
ذرات، طبق تعریف، هر لحظه در یک مکان حضور دارند.
00:57
Particles, by definition, exist in a single place at any instant in time.
14
57053
4804
01:01
We can represent this by a graph showing the probability of finding
15
61857
3429
ما می توانیم این مسئله را توسط یک گراف از احتمال یافتن شی در یک مکان خاص نمایش دهیم
01:05
the object at a particular place, which looks like a spike,
16
65286
3744
که شبیه یک تابع ضربه است،
01:09
100% at one specific position, and zero everywhere else.
17
69030
4677
احتمال ۱۰۰% حضور در یک مکان خاص و صفر در سایر جاها،
01:13
Waves, on the other hand, are disturbances spread out in space,
18
73707
3914
از طرفی، موج ها با گسترش در فضا دچار اختلال می شوند،
01:17
like ripples covering the surface of a pond.
19
77621
2717
مانند موج هایی که سطح یک دریاچه را پوشش می دهند.
ما به وضوح می توانیم مشخصات الگوی موج را به طور کامل مشخص کنیم،
01:20
We can clearly identify features of the wave pattern as a whole,
20
80338
3429
01:23
most importantly, its wavelength,
21
83767
2166
مهم تر از این، طول موج آن،
01:25
which is the distance between two neighboring peaks,
22
85933
2707
که فاصله بین دو قله مجاور،
01:28
or two neighboring valleys.
23
88640
1819
یا دو دره مجاور هست.
اما ما نمی توانیم یک مکان را برای آن معین کنیم.
01:30
But we can't assign it a single position.
24
90459
2558
احتمال خوبی برای حضور در مکان های متفاوت وجود دارد
01:33
It has a good probability of being in lots of different places.
25
93017
3265
01:36
Wavelength is essential for quantum physics
26
96282
2817
طول موج یک ضرورت فیزیک کوانتم است
01:39
because an object's wavelength is related to its momentum,
27
99099
3320
زیرا طول موج یک شی مرتبط با تکانه آن است،
01:42
mass times velocity.
28
102419
1605
به عبارت دیگر جرم ضرب در سرعت
اجسامی که حرکت سریع دارند تکانه بزرگی دارند،
01:44
A fast-moving object has lots of momentum,
29
104024
2885
01:46
which corresponds to a very short wavelength.
30
106909
3110
که متناسب با طول موج خیلی کوچک است
جسم سنگین تکانه بزرگی دارد حتی اگر حرکت سریعی نداشته باشد.
01:50
A heavy object has lots of momentum even if it's not moving very fast,
31
110019
4540
که دوباره به معنی طول موج خیلی کوچک است.
01:54
which again means a very short wavelength.
32
114559
2597
به همین دلیل است که ماهیت موجی اشیا روزمره را نمی فهمیم.
01:57
This is why we don't notice the wave nature of everyday objects.
33
117156
3771
02:00
If you toss a baseball up in the air,
34
120927
1717
اگر شما یک توپ بیس بال را در هوا تکان دهید،
02:02
its wavelength is a billionth of a trillionth of a trillionth of a meter,
35
122644
4385
طول موج آن یک میلیاردم از یک تریلیونم از یک ترلیونم متراست
خیلی کوچک تر از آن که شناسایی شود.
02:07
far too tiny to ever detect.
36
127029
2335
02:09
Small things, like atoms or electrons though,
37
129364
2960
اشیا کوچک، مثل اتم ها یا الکترون ها
02:12
can have wavelengths big enough to measure in physics experiments.
38
132324
3818
میتوانند طول موجهای به اندازه کافی بزرگ، قابل اندازه گیری در تجهیزات فیزیکی داشته باشند
02:16
So, if we have a pure wave, we can measure its wavelength,
39
136142
3333
بنابراین، اگر موج خالص داشته باشیم، می توانیم طول موج آن را اندازه بگیریم،
02:19
and thus its momentum, but it has no position.
40
139475
3626
و همین طور تکانه آن، اما مکان مشخصی ندارد.
می توانیم مکان ذره را خیلی دقیق بدانیم،
02:23
We can know a particles position very well,
41
143101
2147
اما این ذره طول موج ندارد. بنابراین تکانه آن را نداریم.
02:25
but it doesn't have a wavelength, so we don't know its momentum.
42
145248
3241
برای این که هر دوی مکان و طول موج یک ذره را داشته باشیم
02:28
To get a particle with both position and momentum,
43
148489
3111
02:31
we need to mix the two pictures
44
151600
2160
نیاز داریم دو تصویر را ترکیب کنیم
02:33
to make a graph that has waves, but only in a small area.
45
153760
3403
تا یک گراف ایجاد کنیم که موج هایی دارد، اما تنها در ناحیه کوچک.
02:37
How can we do this?
46
157163
1637
چگونه می توانیم این کار را انجام دهیم؟
02:38
By combining waves with different wavelengths,
47
158800
2754
با ترکیب موج ها با طول موج های مختلف،
02:41
which means giving our quantum object some possibility of having different momenta.
48
161554
4974
که به این معنی است به شی کوانتمی خود امکانی برای داشتن تکانه های مختلف را بدهیم
02:46
When we add two waves, we find that there are places
49
166528
2754
وقتی دو موج را جمع می کنیم، درمیابیم که مکان هایی هستند که
02:49
where the peaks line up, making a bigger wave,
50
169282
2773
قله ها جمع می شوند، موج بزرگی را ایجاد می کنند
و مکان هایی که قله یک موج با دره دیگری مواجه می شود
02:52
and other places where the peaks of one fill in the valleys of the other.
51
172055
3766
02:55
The result has regions where we see waves
52
175821
2458
سیگنال حاصل شده ناحیه هایی دارد که می بینیم موج ها
با ناحیه های پوچ جدا می شوند.
02:58
separated by regions of nothing at all.
53
178279
2827
اگر موج سومی را اضافه کنیم،
03:01
If we add a third wave,
54
181106
1484
03:02
the regions where the waves cancel out get bigger,
55
182590
3119
ناحیه هایی که موج ها نا پدید می شوند بزرگتر شده،
03:05
a fourth and they get bigger still, with the wavier regions becoming narrower.
56
185709
4182
و با افزودن موج چهارم همچنان بزرگتر می شود در حالی که ناحیه های موجی باریک تر می شود.
03:09
If we keep adding waves, we can make a wave packet
57
189891
3198
اگر افزودن موج ها را ادامه دهیم، یک بسته موج ایجاد می کنیم
که طول موج واضح در یک ناحیه کوچک دارد.
03:13
with a clear wavelength in one small region.
58
193089
3079
این همان شی کوانتمی با هر دو ماهیت موج و ذره است،
03:16
That's a quantum object with both wave and particle nature,
59
196168
4056
اما برای کامل کردن این،ما باید قطعیت را در مورد هر دوی مکان و تکانه از دست بدهیم.
03:20
but to accomplish this, we had to lose certainty
60
200224
3087
03:23
about both position and momentum.
61
203311
2494
03:25
The positions isn't restricted to a single point.
62
205805
2418
مکان ها محدود به یک نقطه نیست.
احتمال خوبی وجود دارد که شی را در محدوده ای از مرکز بسته موج پیدا کنیم،
03:28
There's a good probability of finding it within some range
63
208223
2695
03:30
of the center of the wave packet,
64
210918
1919
03:32
and we made the wave packet by adding lots of waves,
65
212837
2749
و بسته موج را با افزودن تعداد زیادی موج ایجاد میکنیم
03:35
which means there's some probability of finding it
66
215586
2426
به این معنی که به احتمال خوبی حضور جسم
03:38
with the momentum corresponding to any one of those.
67
218012
3279
با تکانه متناسب با طول موج ها را پیدا کنیم.
03:41
Both position and momentum are now uncertain,
68
221291
3449
اکنون هر دوی مکان و تکانه نا معین هستند،
03:44
and the uncertainties are connected.
69
224740
2076
و این عدم قطعیت ها مرتبط هستند.
03:46
If you want to reduce the position uncertainty
70
226816
2393
اگر می خواهید عدم قطعیت مکان را با ایجاد
03:49
by making a smaller wave packet, you need to add more waves,
71
229209
3419
بسته موج کوچک تر کاهش دهید، نیاز دارید مو جهای بیشتری را اضافه کنید،
03:52
which means a bigger momentum uncertainty.
72
232628
2237
که به معنی عدم قطعیت بزرگتر تکانه است.
03:54
If you want to know the momentum better, you need a bigger wave packet,
73
234865
3182
اگر بخواهید تکانه را بهتر بشناسید، بسته موج بزرگتری لازم دارید،
که به معنی عدم قطعیت بیشتر مکان است.
03:58
which means a bigger position uncertainty.
74
238047
2965
این اصل عدم قطعیت هایزنبرگ است،
04:01
That's the Heisenberg Uncertainty Principle,
75
241012
2209
04:03
first stated by German physicist Werner Heisenberg back in 1927.
76
243221
4986
که ابتدا توسط هایزنبرگ فیزیکدان آلمانی در سال ۱۹۲۷ ارائه شد
04:08
This uncertainty isn't a matter of measuring well or badly,
77
248207
4382
این عدم قطعیت ربطی به اندازه گیری صحیح یا غلط ندارد،
04:12
but an inevitable result of combining particle and wave nature.
78
252589
4518
بلکه یک نتیجه اجتناب ناپذیر از ترکیب ماهیت ذره و موج است.
اصل عدم قطعیت تنها محدودیت عملی در اندازه گیری نیست.
04:17
The Uncertainty Principle isn't just a practical limit on measurment.
79
257107
3556
04:20
It's a limit on what properties an object can have,
80
260663
3070
بلکه محدودیتی است که یک شی در انتخاب ویژگی هایش دارد
04:23
built into the fundamental structure of the universe itself.
81
263733
4424
ناشی از ذات اصلی خود عالم هستی است
درباره این وب سایت

این سایت ویدیوهای یوتیوب را به شما معرفی می کند که برای یادگیری زبان انگلیسی مفید هستند. دروس انگلیسی را خواهید دید که توسط معلمان درجه یک از سراسر جهان تدریس می شود. روی زیرنویس انگلیسی نمایش داده شده در هر صفحه ویدیو دوبار کلیک کنید تا ویدیو از آنجا پخش شود. زیرنویس‌ها با پخش ویدیو همگام می‌شوند. اگر نظر یا درخواستی دارید، لطفا با استفاده از این فرم تماس با ما تماس بگیرید.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7