Номер 5, страница 232 - гдз по физике 9 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 5. Элементы квантовой физики. Параграф 56. Радиоактивные превращения. Вопросы для самопроверки - номер 5, страница 232.

Условие.

5. Можно ли предсказать и описать поведение каждого отдельного атома? Почему?

Решение.

Нет, предсказать и точно описать поведение каждого отдельного атома в общем случае невозможно. Это связано с двумя основными причинами: фундаментальными законами природы на микроуровне и практической сложностью описания многочастичных систем.

Фундаментальные ограничения квантовой механики. Поведение атомов и составляющих их частиц описывается законами квантовой механики, которые принципиально отличаются от законов классической физики, применимых к макроскопическим объектам.
Ключевым принципом здесь является принцип неопределенности Гейзенберга. Он гласит, что невозможно одновременно с абсолютной точностью определить некоторые пары физических величин частицы, например, ее координату и импульс (который связан со скоростью). Математически это выражается соотношением:$ \Delta x \cdot \Delta p \ge \frac{\hbar}{2} $где $ \Delta x $ — неопределенность в определении координаты, $ \Delta p $ — неопределенность в определении импульса, а $ \hbar $ — приведенная постоянная Планка.
Для того чтобы предсказать будущую траекторию объекта, согласно классической механике, нужно точно знать его начальное положение и начальную скорость. Принцип неопределенности утверждает, что такое одновременное точное знание для атома в принципе невозможно. Следовательно, мы не можем предсказать его точную траекторию, а можем говорить лишь о вероятности нахождения атома в той или иной точке пространства в определенный момент времени.

Хаотическое тепловое движение. В любом веществе (газе, жидкости или твердом теле) атомы находятся в непрерывном хаотическом движении и постоянно сталкиваются с огромным количеством других атомов. Количество таких взаимодействий в секунду колоссально. Даже если бы не существовало квантовых ограничений, отследить все эти столкновения и рассчитать их последствия для одного-единственного атома является практически невыполнимой задачей. Траектория атома в таких условиях является хаотической, то есть малейшее изменение в начальных условиях приводит к кардинально иному поведению в будущем.

Важно отметить, что, несмотря на невозможность описания поведения одного атома, наука может с высокой точностью предсказывать среднее, коллективное поведение огромного числа атомов. Этим занимаются статистическая физика и термодинамика, которые успешно описывают такие макроскопические параметры, как температура, давление и объем вещества.

Ответ: Нет, предсказать и описать поведение каждого отдельного атома невозможно. Во-первых, это запрещено фундаментальным принципом неопределенности Гейзенберга из квантовой механики, который не позволяет одновременно точно знать и положение, и импульс частицы. Во-вторых, в любой системе из множества частиц каждый атом участвует в непрерывном хаотическом движении и непредсказуемых столкновениях с другими атомами.