如何理解海森堡的 不確定性原理

2023-07-19 03:38:48 字數 1264 閱讀 3006

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德國物理學家海森堡2023年提出的不確定性原理是量子力學的產物[1] 。這項原則陳述了精確確定一個粒子,例如原子周圍的電子的位置和動量是有限制[1] 。這個不確定性來自兩個因素,首先測量某東西的行為將會不可避免地擾亂那個事物,從而改變它的狀態;其次,因為量子世界不是具體的,但基於概率,精確確定一個粒子狀態存在更深刻更根本的限制。

海森堡測不準原理是通過一些實驗來論證的。設想用一個γ射線顯微鏡來觀察一個電子的座標,因為γ射線顯微鏡的分辨本領受到波長λ的限制,所用光的波長λ越短,顯微鏡的解析度越高,從而測定電子座標不確定的程度 就越小,所以 。但另一方面,光照射到電子,可以看成是光量子和電子的碰撞,波長λ越短,光量子的動量就越大,所以有 。

再比如,用將光照到一個粒子上的方式來測量一個粒子的位置和速度,一部分光波被此粒子散射開來,由此指明其位置。但人們不可能將粒子的位置確定到比光的兩個波峰之間的距離更小的程度,所以為了精確測定粒子的位置,必須用短波長的光。

但普朗克的量子假設,人們不能用任意小量的光:人們至少要用一個光量子。這量子會擾動粒子,並以一種不能預見的方式改變粒子的速度。

所以,簡單來說,就是如果要想測定一個量子的精確位置的話,那麼就需要用波長儘量短的波,這樣的話,對這個量子的擾動也會越大,對它的速度測量也會越不精確;如果想要精確測量一個量子的速度,那就要用波長較長的波,那就不能精確測定它的位置。<>

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不確定性原理(uncertainty principle)是由海森堡於2023年提出,這個理論是說,你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度,粒子位置的不確定性,必然大於或等於普朗克常數(planck constant)除於4π(δxδp≥h/4π),這表明微觀世界的粒子行為與巨集觀物質很不一樣。此外,不確定原理涉及很多深刻的哲學問題,用海森堡自己的話說:「在因果律的陳述中,即『若確切地知道現在,就能預見未來』,所得出的並不是結論,而是前提。

我們不能知道現在的所有細節,是一種原則性的事情。」

該原理表明:一個微觀粒子的某些物理量(如位置和動量,或方位角與動量矩,還有時間和能量等),不可能同時具有確定的數值,其中一個量越確定,另一個量的不確定程度就越大。測量一對共軛量的誤差(標準差)的乘積必然大於常數h/4π(h是普朗克常數)是海森堡在2023年首先提出的,它反映了微觀粒子運動的基本規律——以共軛量為自變數的概率幅函式(波函式)構成傅立葉變換對;以及量子力學的基本關係( )是物理學中又一條重要原理。

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統一場理論已基本完成,現在是應該去反相吧看,粒子存在的四個確定性原理了。

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