Принцип неопределённости и парадокс нулевой частот
одновременное измерение двух сопряжённых величин в квантовой механике неизбежно приводит к ограничению точности измерения.Например,чем более точно измерено положение частицы,тем с меньшей точностью можно измерить её импульс или скорость.Отметим,что в макромире мы можем в идеале одновременно измерить координату и скорость с нулевой неопределённостью.
Соотношение неопределённости в математическом смысле есть свойство преобразований Фурье.Для точного определения частоты сигнала необходимо наблюдать за сигналом в течение некоторого времени,таким образом теряя точность определения времени.Произведение ширины спектра сигнала на длительность сигнала во времени должно быть величиной постоянной.Это произведение легко проверить для многих частных случаев,но трудно доказать как общий принцип.
Пример строгого выполнения соотношения неопределённости для функции Гаусса приведен в книге [1].Произведение эквивалентной длительности сигнала во времени на эквивалентную ширину спектра всегда равно 2pi в радианной мере измерения.
Другое строгое доказательство выполнения соотношения неопределённости на примере колоколообразной функции приведено в книге [2].Колоколообразная функция,так же как и функция Гаусса,непричинная и ни при каком значении времени не обращается в ноль.Тем не менее,можно разумно (математически) определить длительность временной функции колокола и ширину спектра,также в форме колокола.Произведение этих двух "колоколов" есть величина постоянная.Если один из колоколов уменьшается,то другой во столько же раз увеличивается.Далее авторы книги совершенно резонно утверждают,что интервал времени,на протяжении которого определяется частота,нельзя брать меньше периода колебаний.Колокол и функция Гаусса-это однополярные функции.Максимум спектра Фурье однополярных функций находится на нулевой частоте,т.е.период равен бесконечности.Теория Фурье математически безупречна,но нулевой частоты в природе не существует.
Решение парадокса нулевой частоты в спектрах Фурье,количественное изучение соотношения неопределённости,в том числе однополярных функций и определение характеристик элементарного волнового импульса изложено популярно (Кассический принцип неопределённости) и опубликовано [3.4.5].
Литература
1.Маркус Бат.Спектральный анализ в геофизике.Недра,М.,1980.
2.Зельдович Я.Б.,Мышкис А.Д.Элементы прикладной математики.Наука,М.,1972.
3.Близнецов М.Т.Элементарный волновой импульс.Геофизика,1,52-60 (2001).
4.Bliznetsov M.T.Spectral analysis resolution and study of the uncertainty relationship.Physics Essays,v.18,№1,63-80(2005).
5.Близнецов М.Т.Модифицированный Фурье анализ и вейвлет анализ.Геофизика,3,3-8,(2006).
P.S.Альберту Эйнштейну принцип неопределённости не очень нравился и он бросил вызов известным мысленным экспериментом.Эйнштейн утверждал:"Бог не играет в кости".На что Нильс Бор ему ответил:"Эйнштейн,не говорите Богу,что ему делать".
Свидетельство о публикации №214040701100
Так в чём же парадокс нулевой частоты? Нулевая частота - это отсутствие колебаний, то есть константа. Любой сигнал может содержать такую составляющую. Другое дело, что, чтобы выделить самые низкочастотные составляющие в сигнале, нужно устремить время наблюдения сигнала к бесконечности, что на практике невыполнимо.
Что же касается соотношения неопределённости, то нечто подобное ему имеет место и в макромире. Например, подключая к цепи вольтметр или амперметр, мы в любом случае, вносим возмущения в работу цепи (ибо всякое измерение отбирает энергию у измеряемого объекта), а значит получаем результат, отличающийся от реальности. Но на практике мы этим пренебрегаем, т.к. эти отличия от реальности весьма малы. Другое дело, когда сама измеряемая величина настолько мала, что измерения её с такой "точностью" недопустимы.
Отсюда понятно всё увеличивающееся значение соотношения неопределённости в микромире.
Мир Когнито 20.11.2016 22:31 Заявить о нарушении
Ни один физически наблюдаемый сигнал не содержит нулевую частоту. Не хочу повторяться. Посмотрите "Классический принцип неопределённости".
Михаил Близнецов 21.11.2016 12:50 Заявить о нарушении
Михаил, Вы философ? Или всё же инженер, а также и учёный?
А как насчёт разности потенциалов на выходе выпрямителя постоянного тока?
Мир Когнито 22.11.2016 01:56 Заявить о нарушении
Любой однополярный импульс имеет конечную длительность во времени и даже источник постоянного тока может быть включен на конечное время, например, на 100 лет.
Может ли волновое движение энергии быть однополярной функцией, например смещения или давления в упругой среде? Максимум спектра Фурье этой функции на нулевой частоте, т. е. период равен бесконечности и, соответственно, доминирующая длина волны - бесконечная. Импульс короткий в пространстве, а длина волны - бесконечная...
Решение этого парадокса популярно изложено в публикации "Классический принцип неопределённости". Посмотрите внимательнее.
Однополярные волны - это ударные волны. Это уже не философия и даже не философистика.
Михаил Близнецов 22.11.2016 09:18 Заявить о нарушении
И что это меняет? В фурье-спектре появится капелька высших частот? И что это даёт для практики?
"Может ли волновое движение энергии быть однополярной функцией, например смещения или давления в упругой среде? "
Может, Вы же сами ответили на этот вопрос. Это ударные волны.
А к тому же причём здесь волны? Ведь фурье-спектр определяется для функции от одной переменной, времени.
"Максимум спектра Фурье этой функции на нулевой частоте ..."
Какой именно функции?
"Импульс короткий в пространстве, а длина волны - бесконечная"
Это Вы о чём, Михаил?
Мир Когнито 22.11.2016 21:39 Заявить о нарушении
Михаил Близнецов 23.11.2016 09:22 Заявить о нарушении
В научных журналах кто Вам даст отзыв? И немного покритикует даже. Все ведь заняты дюже.
"...необходимость модификации спектров Фурье"
А вот это интересно!
"А здесь публикую популярно."
Но популярность точности не должна быть в ущерб, не так ли?
Вот пример такого стиля, кстати http://www.proza.ru/2016/11/22/109
Мир Когнито 23.11.2016 20:13 Заявить о нарушении
Михаил Близнецов 23.11.2016 20:36 Заявить о нарушении
Мир Когнито 23.11.2016 21:37 Заявить о нарушении