Il principio di indeterminazione di Heisenberg: tesina

IL PRINCIPIO DI INDETERMINAZIONE DI HEISENBEREG TESINA

Il principio di indeterminazione di Heisenberg. Per poter determinare con precisione la posizione e la velocità (e quindi l'energia) di un corpo in movimento è necessario che noi non modifichiamo con la nostra osservazione il fenomeno che vogliamo studiare.

Capiamo meglio questo fatto.
C'è un camion che cammina ad una certa velocità v su una auto strada. Che posizione occupa ad un certo istante? Lo guardiamo in quell'istante; passa esattamente con il suo muso davanti al segnale di curva. Andiamo sul posto e diciamo; il camion, all'istante voluto, era qui. Per essere più precisi potremmo fotografarlo: avremo allora un'istantanea che ci mostra il camion nella posizione che occupa proprio all'istante che volevamo. E se a quell'istante il camion stesse transitando sotto un tunnel dove non c'è possibilità né di vederlo né di fotografarlo? Allora o non lo facciamo passare attraverso il tunnel, facendolo deviare per un'altra strada, ma questo modifica il fenomeno che stiamo osservando ed un'istantanea sulla deviazione che ha preso il camion non ha interesse, o diciamo che in quell'istante il camion si trova sotto il tunnel, non possiamo dire con precisione dove, ma è sicuramente confinato nel tunnel, o cerchiamo altre tecniche per sapere dove è.

Significato del principio di indeterminazione di Heisenberg

TESINA INDETERMINAZIONE HEISENBERG

Comunque, qualunque sia la tecnica da noi usata per determinare la posizione del camion, l'importante è che per fare questa misura noi non modifichiamo le condizioni di moto del corpo ed, in particolare la sua velocità e la sua direzione.
Supponiamo di voler determinare la traiettoria e la velocità di una palla all'interno di una stanza buia mediante una macchina fotografica ed uno stroboscopio (un flash che può fornire lampi con precisi e ridotti intervalli di tempo). Teniamo il diaframma e l'obbiettivo della macchina completamente aperti: trovandoci al buio la pellicola non si impressiona. Facciamo partire i lampi dello stroboscopio contemporaneamente al lancio della palla. Alla fine dell'esperimento avremo una foto in cui la palla è ritratta in diverse posizioni ad intervalli successivi:

Meccanica quantistica: cos'è

INDETERMINAZIONE SIGNIFICATO

E' facile allora vedere quale è stata la traiettoria della palla.
Altrettanto facile è calcolare la sua velocità per ogni piccolo tratto di traiettoria: si conosce la distanza tra un punto ed uno successivo occupati dalla palla nella foto, si conosce l'intervallo di tempo intercorso tra due lampi successivi dello stroboscopio, basta quindi applicare la relazione
v = s/t
ad ogni coppia di successive posizioni della palla per conoscere le sue velocità media in quei piccoli, successivi, tratti.
Facendo queste misure abbiamo modificato la velocità e la traiettoria della palla?
Sento già un coro di no.
Invece abbiamo modificato e traiettoria e velocità.
Di poco.
Ma le abbiamo modificate.
Ricordiamo che la luce è composta da tanti e tanti fotoni a ciascuno dei quali compete una energia E = h . Se abbiamo 1 miliardo di fotoni (109) tutti di frequenza avremo una energia totale E = 109 h . Questi fotoni per illuminare la palla la devono colpire fornendo dunque ad essa la loro energia...
Per far questo facciamo come Heisenberg nel 1927: costruiamoci cioè  un'esperienza ideale, una esperienza cioè in cui lo sperimentatore dispone di un laboratorio ideale in cui egli possa costruire qualsiasi genere di strumento o congegno purché la sua struttura ed il suo funzionamento non contraddicano le leggi fondamentali della fisica.