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海森堡不確定性原理,什么是海森伯不確定性關(guān)系

來(lái)源:整理 時(shí)間:2023-08-18 19:25:11 編輯:智能門(mén)戶(hù) 手機(jī)版

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1,什么是海森伯不確定性關(guān)系

該原理表明:一個(gè)微觀粒子的某些物理量(如位置和動(dòng)量,或方位角與動(dòng)量矩,還有時(shí)間和能量等),不可能同時(shí)具有確定的數(shù)值,其中一個(gè)量越確定,另一個(gè)量的不確定程度就越大。測(cè)量一對(duì)共軛量的誤差(標(biāo)準(zhǔn)差)的乘積必然大于常數(shù) h/4π (h是普朗克常數(shù))是海森堡在1927年首先提出的,它反映了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律——以共軛量為自變量的概率幅函數(shù)(波函數(shù))構(gòu)成傅立葉變換對(duì);以及量子力學(xué)的基本關(guān)系(E=h/2π*ω,p=h/2π*k),是物理學(xué)中又一條重要原理。

什么是海森伯不確定性關(guān)系

2,teded什么是海森伯格不確定性原理

ed,bed,fed,led, ted的規(guī)律是:都含有字母組合”ed“,且都以”ed“結(jié)束。親,請(qǐng)問(wèn)你滿(mǎn)意我的回答么?如果滿(mǎn)意還請(qǐng)給個(gè)采納!或者你還可以繼續(xù)問(wèn)我哦!提前祝你新年快樂(lè)!
不確定性原理(Uncertainty principle)由海森堡于1927年提出,這個(gè)理論是說(shuō),你不可能同時(shí)知道一個(gè)粒子的位置和它的速度,粒子位置的不確定性,必然大于或等于普朗克斯常數(shù)除于4π(ΔxΔp≥h/4π),這表明微觀世界的粒子行為與宏觀物質(zhì)很不一樣。詳情請(qǐng)自行查閱百度百科“不確定性原理”詞條

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3,如何具體形象的理解量子物理學(xué)中的海森堡不確定性原理

其實(shí)來(lái)說(shuō),不確定性原理和薛定諤的貓說(shuō)的是一個(gè)東西的兩個(gè)不同側(cè)面:所說(shuō)的同一個(gè)東西,那就是粒子具有波粒二象性。波粒二象性會(huì)帶來(lái)什么樣的后果呢?其中一個(gè)后果就是,如果兩個(gè)物理量A和B相互是不對(duì)易的(你現(xiàn)在不用明白不對(duì)易是什么意思),那么這兩個(gè)物理量(一般)無(wú)法同時(shí)“測(cè)準(zhǔn)”(這里解釋一下:“測(cè)準(zhǔn)”的意思并不是實(shí)驗(yàn)儀器不先進(jìn),精度不高之類(lèi)的,而是從原理上當(dāng)A取了一個(gè)確定的值之后,B的取值就是不確定的。為什么說(shuō)一般呢,是因?yàn)橛幸恍┨乩?,比如說(shuō)基態(tài)的氫原子,可以知道電子的總角動(dòng)量為0,三個(gè)角動(dòng)量的分量也為0,是可以同時(shí)知道的,然而三個(gè)角動(dòng)量并不對(duì)易)。量子力學(xué)最基本的對(duì)易關(guān)系告訴我們同一個(gè)方向的坐標(biāo)和動(dòng)量是不對(duì)易的,于是有了海森堡不確定關(guān)系。(事實(shí)上呢,為了得到海森堡不確定性關(guān)系,一般是對(duì)波函數(shù)用Fourier帶寬定理來(lái)做的。上面只是說(shuō)明了如果坐標(biāo)和動(dòng)量是無(wú)法同時(shí)“測(cè)準(zhǔn)”的。)[舉一個(gè)例子,也是一般提到不確定性原理常常舉的例子:如果將粒子理解成波的話(huà)(這種理解其實(shí)并不完全是對(duì)的,但是在我們討論的問(wèn)題里面是對(duì)的),動(dòng)量完全確定的粒子代表著一束平面波,然而平面波是彌散在整個(gè)空間的,所以它的位置不確定;如果粒子的位置完全確定的話(huà),粒子就代表著空間里的一個(gè)很尖很尖的波包,然而這個(gè)波包所包含的動(dòng)量就是完全不確定的。]那么薛定諤的貓又是怎么回事呢?這里就要詳細(xì)地解釋一下為什么會(huì)“測(cè)不準(zhǔn)”。首先來(lái)說(shuō),對(duì)于一個(gè)量子態(tài)的測(cè)量會(huì)對(duì)這個(gè)量子態(tài)帶來(lái)“毀滅性”的打擊,也就是說(shuō)一個(gè)量子態(tài)是很脆弱的,如果你去測(cè)量他,他就會(huì)發(fā)生變化。發(fā)生什么樣的變化呢?量子態(tài)很聽(tīng)話(huà),你測(cè)量它的動(dòng)量的話(huà),他就會(huì)變化到和動(dòng)量有關(guān)的許多狀態(tài)組成的集合(動(dòng)量的本征態(tài)),這些狀態(tài)都具有確定的動(dòng)量。按照前面說(shuō)的,這些狀態(tài)就不具有確定的位置。所以任意去選擇一個(gè)測(cè)量動(dòng)量之后的狀態(tài),你都會(huì)得到一個(gè)確定的動(dòng)量和不確定的位置?,F(xiàn)在已經(jīng)說(shuō)了足夠32313133353236313431303231363533e59b9ee7ad9431333361326335多可以解釋薛定諤的貓了,如果AB兩個(gè)物理量是不對(duì)易的,比如說(shuō)A是貓的顏色,B是貓是否活著(當(dāng)然,在日常生活中這兩個(gè)量肯定是對(duì)易的,因?yàn)樨埵且粋€(gè)宏觀的物體)。如果我們把一只貓放到一個(gè)暗盒里面,誰(shuí)也不知道里面的貓到底是什么顏色,活著沒(méi)有。如果這個(gè)時(shí)候,有人伸手從盒子里面揪出了一根貓的毛,發(fā)現(xiàn)貓是白色的,于是我們就測(cè)得了貓的顏色。但是這個(gè)時(shí)候,貓的死活就是不確定的(有可能你揪了人家一根毛人家就死了,只是我們不知道的)。那么這個(gè)時(shí)候,如果我們?cè)儆眉t外線成像去測(cè)量一下貓是否還活著(注意是在剛才的基礎(chǔ)上測(cè)量,不是重新測(cè)),那么貓的死活就是確定的了,但是貓的毛的顏色又變得不確定了(這個(gè)就和宏觀的現(xiàn)象有很大的不同了。但貓就是這么自信,沒(méi)辦法)。上面的例子和原來(lái)薛定諤貓的例子并不一樣。其實(shí)重點(diǎn)在于微觀的粒子作為有波粒二象性的存在,和宏觀上所熟悉的“定域性”和“確定性”有很大的不同的。 本回答由提問(wèn)者推薦

如何具體形象的理解量子物理學(xué)中的海森堡不確定性原理

4,海森堡不確定性原理 求助啊

海森堡不確定性原理又名“測(cè)不準(zhǔn)原理”、“不確定關(guān)系”,英文"Uncertainty principle",是量子力學(xué)的一個(gè)基本原理,由德國(guó)物理學(xué)家海森堡于1927年提出。該原理表明:一個(gè)微觀粒子的某些物理量(如位置和動(dòng)量,或方位角與動(dòng)量矩,還有時(shí)間和能量等),不可能同時(shí)具有確定的數(shù)值,其中一個(gè)量越確定,另一個(gè)量的不確定程度就越大。測(cè)量一對(duì)共軛量的誤差的乘積必然大于常數(shù) h/2π (h是普朗克常數(shù))是海森堡在1927年首先提出的,它反映了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,是物理學(xué)中又一條重要原理。理論背景  海森伯在創(chuàng)立矩陣力學(xué)時(shí),對(duì)形象化的圖象采取否定態(tài)度。但他在表述中仍然需要使用“坐標(biāo)”、“速度”之類(lèi)的詞匯,當(dāng)然這些詞匯已經(jīng)不再等同于經(jīng)典理論中的那些詞匯。可是,究竟應(yīng)該怎樣理解這些詞匯新的物理意義呢?海森伯抓住云室實(shí)驗(yàn)中觀察電子徑跡的問(wèn)題進(jìn)行思考。他試圖用矩陣力學(xué)為電子徑跡作出數(shù)學(xué)表述,可是沒(méi)有成功。這使海森伯陷入困境。他反復(fù)考慮,意識(shí)到關(guān)鍵在于電子軌道的提法本身有問(wèn)題。人們看到的徑跡并不是電子的真正軌道,而是水滴串形成的霧跡,水滴遠(yuǎn)比電子大,所以人們也許只能觀察到一系列電子的不確定的位置,而不是電子的準(zhǔn)確軌道。因此,在量子力學(xué)中,一個(gè)電子只能以一定的不確定性處于某一位置,同時(shí)也只能以一定的不確定性具有某一速度??梢园堰@些不確定性限制在最小的范圍內(nèi),但不能等于零。這就是海森伯對(duì)不確定性最初的思考。據(jù)海森伯晚年回憶,愛(ài)因斯坦1926年的一次談話(huà)啟發(fā)了他。愛(ài)因斯坦和海森伯討論可不可以考慮電子軌道時(shí),曾質(zhì)問(wèn)過(guò)海森伯:“難道說(shuō)你是認(rèn)真相信只有可觀察量才應(yīng)當(dāng)進(jìn)入物理理論嗎?”對(duì)此海森伯答復(fù)說(shuō):“你處理相對(duì)論不正是這樣的嗎?你曾強(qiáng)調(diào)過(guò)絕對(duì)時(shí)間是不許可的,僅僅是因?yàn)榻^對(duì)時(shí)間是不能被觀察的?!睈?ài)因斯坦承認(rèn)這一點(diǎn),但是又說(shuō):“一個(gè)人把實(shí)際觀察到的東西記在心里,會(huì)有啟發(fā)性幫助的……在原則上試圖單靠可觀察量來(lái)建立理論,那是完全錯(cuò)誤的。實(shí)際上恰恰相反,是理論決定我們能夠觀察到的東西……只有理論,即只有關(guān)于自然規(guī)律的知識(shí),才能使我們從感覺(jué)印象推論出基本現(xiàn)象?!睂?shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 海森伯在1927年的論文一開(kāi)頭就說(shuō):“如果誰(shuí)想要闡明一個(gè)物體的位置(例如一個(gè)電子的位置)這個(gè)短語(yǔ)的意義,那么他就要描述一個(gè)能夠測(cè)量電子位置的實(shí)驗(yàn),否則這個(gè)短語(yǔ)就根本沒(méi)有意義?!焙I谡劦街T如位置與動(dòng)量,或能量與時(shí)間這樣一些正則共軛量的不確定關(guān)系時(shí),說(shuō):“這種不確定性正是量子力學(xué)中出現(xiàn)統(tǒng)計(jì)關(guān)系的根本原因?!本庉嫳径螌?shí)驗(yàn)認(rèn)證  海森伯測(cè)不準(zhǔn)原理是通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)來(lái)論證的。設(shè)想用一個(gè)γ射線顯微鏡來(lái)觀察一個(gè)電子的坐標(biāo),因?yàn)棣蒙渚€顯微鏡的分辨本領(lǐng)受到波長(zhǎng)λ的限制,所用光的波長(zhǎng)λ越短,顯微鏡的分辨率越高,從而測(cè)定電子坐標(biāo)不確定的程度△q就越小,所以△q∝λ。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(zhǎng)λ越短,光量子的動(dòng)量就越大,所以有△p∝1/λ。經(jīng)過(guò)一番推理計(jì)算,海森伯得出:△q△p=h/4π。海森伯寫(xiě)道:“在位置被測(cè)定的一瞬,即當(dāng)光子正被電子偏轉(zhuǎn)時(shí),電子的動(dòng)量發(fā)生一個(gè)不連續(xù)的變化,因此,在確知電子位置的瞬間,關(guān)于它的動(dòng)量我們就只能知道相應(yīng)于其不連續(xù)變化的大小的程度。于是,位置測(cè)定得越準(zhǔn)確,動(dòng)量的測(cè)定就越不準(zhǔn)確,反之亦然。”   海森伯還通過(guò)對(duì)確定原子磁矩的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的分析證明,原子穿過(guò)偏轉(zhuǎn)所費(fèi)的時(shí)間△T越長(zhǎng),能量測(cè)量中的不確定性△E就越小。再加上德布羅意關(guān)系λ=h/p,海森伯得到△E△T<h,并且作出結(jié)論:“能量的準(zhǔn)確測(cè)定如何,只有靠相應(yīng)的對(duì)時(shí)間的測(cè)不準(zhǔn)量才能得到?!本庉嫳径尾柕膸椭 『I臏y(cè)不準(zhǔn)原理得到了玻爾的支持,但玻爾不同意他的推理方式,認(rèn)為他建立測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系所用的基本概念有問(wèn)題。雙方發(fā)生過(guò)激烈的爭(zhēng)論。玻爾的觀點(diǎn)是測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系的基礎(chǔ)在于波粒二象性,他說(shuō):“這才是問(wèn)題的核心?!倍If(shuō):“我們已經(jīng)有了一個(gè)貫徹一致的數(shù)學(xué)推理方式,它把觀察到的一切告訴了人們。在自然界中沒(méi)有什么東西是這個(gè)數(shù)學(xué)推理方式不能描述的?!辈杽t說(shuō):“完備的物理解釋?xiě)?yīng)當(dāng)絕對(duì)地高于數(shù)學(xué)形式體系?!?  玻爾更著重于從哲學(xué)上考慮問(wèn)題。1927年玻爾作了《量子公設(shè)和原子理論的新進(jìn)展》的演講,提出著名的互補(bǔ)原理。他指出,在物理理論中,平常大家總是認(rèn)為可以不必干涉所研究的對(duì)象,就可以觀測(cè)該對(duì)象,但從量子理論看來(lái)卻不可能,因?yàn)閷?duì)原子體系的任何觀測(cè),都將涉及所觀測(cè)的對(duì)象在觀測(cè)過(guò)程中已經(jīng)有所改變,因此不可能有單一的定義,平常所謂的因果性不復(fù)存在。對(duì)經(jīng)典理論來(lái)說(shuō)是互相排斥的不同性質(zhì),在量子理論中卻成了互相補(bǔ)充的一些側(cè)面。波粒二象性正是互補(bǔ)性的一個(gè)重要表現(xiàn)。測(cè)不準(zhǔn)原理和其它量子力學(xué)結(jié)論也可從這里得到解釋。

5,我想知道海森堡不定原理的具體內(nèi)容謝謝啦

海森堡不確定性原理又名“測(cè)不準(zhǔn)原理”、“不確定關(guān)系”,英文"Uncertainty principle",是量子力學(xué)的一個(gè)基本原理,由德國(guó)物理學(xué)家海森堡于1927年提出。該原理表明:一個(gè)微觀粒子的某些物理量(如位置和動(dòng)量,或方位角與動(dòng)量矩,還有時(shí)間和能量等),不可能同時(shí)具有確定的數(shù)值,其中一個(gè)量越確定,另一個(gè)量的不確定程度就越大。測(cè)量一對(duì)共軛量的誤差的乘積必然大于常數(shù) h/2π (h是普朗克常數(shù))是海森堡在1927年首先提出的,它反映了微觀粒子運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律,是物理學(xué)中又一條重要原理。
海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理認(rèn)為,在一個(gè)量子力學(xué)系統(tǒng)中,一個(gè)粒子的位置和它的動(dòng)量不可被同時(shí)確定。精確地知道其中一個(gè)變量的同時(shí),必定會(huì)更不精確地知道另外一個(gè)變量。但研究人員認(rèn)為,在不久的未來(lái)量子存儲(chǔ)器出現(xiàn)之后,利用量子存儲(chǔ)器一對(duì)糾纏態(tài)的粒子能夠被同時(shí)精確測(cè)量位置和動(dòng)量。研究人員指出,當(dāng)兩個(gè)粒子糾纏,對(duì)其中一個(gè)粒子的一個(gè)變量的閱讀會(huì)導(dǎo)致這對(duì)粒子的波函數(shù)坍縮,從而給予所有變量有限的值選擇。因此,通過(guò)利用量子糾纏的過(guò)程,使用兩個(gè)粒子去計(jì)算出一個(gè)粒子的完整量子態(tài)是完全可能的,他們可以測(cè)量出不能同時(shí)精確測(cè)量的位置和動(dòng)量值。測(cè)量也許不是十分精確,但這無(wú)疑打破了海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理的限制。   要解釋測(cè)不準(zhǔn)的問(wèn)題,我們先得問(wèn)一問(wèn):什么叫做測(cè)準(zhǔn)了?當(dāng)你深信你精確地了解到某種物體的某種性質(zhì)時(shí),那么,不管你得到的數(shù)據(jù)怎么樣,你都確信它沒(méi)有問(wèn)題。   但是,你怎樣才能了解到那個(gè)物體的某種性質(zhì)呢?無(wú)論用什么方法,你都必定要同那個(gè)物體發(fā)生相互作用。你必須把它稱(chēng)一稱(chēng),看看它有多重;或者把它敲一敲,看看它的硬度有多大;再不然,你就得直盯著它,看看它在什么地方。而這時(shí)就必定有相互作用,不過(guò)這些相互作用是比較緩和的。   現(xiàn)在我就可以爭(zhēng)辯說(shuō),這種相互作用總是會(huì)給你所力求測(cè)定的那種性質(zhì)本身帶來(lái)一些變化。換句話(huà)說(shuō),在了解某種事物時(shí)會(huì)由于了解它那個(gè)動(dòng)作本身而使那種事物發(fā)生改變,因此,歸根結(jié)蒂,你根本沒(méi)有精確地了解到這種事物。   舉個(gè)例子吧,假定你想測(cè)量出澡盆里熱水的溫度。于是,你把一根溫度計(jì)放入水中,對(duì)水的溫度進(jìn)行測(cè)量??墒菧囟扔?jì)是涼的,它放入水中就會(huì)使水的溫度稍稍降低。這時(shí),你仍然可以得到熱水溫度的很好的近似值,但是它不會(huì)精確到一萬(wàn)億分之一度。溫度計(jì)已經(jīng)改變了它所要測(cè)量的那個(gè)溫度,而這種變化幾乎是無(wú)法測(cè)出的。   再舉個(gè)例子,假定你想測(cè)量輪胎中的空氣壓力,你就要讓輪胎逸出極小量的空氣來(lái)推動(dòng)測(cè)壓計(jì)的活塞。但是,有空氣逸出這個(gè)事實(shí)就說(shuō)明,空氣的壓力已經(jīng)由于測(cè)量它這一動(dòng)作而稍稍降低了。   有沒(méi)有可能發(fā)明一些非常微小、非常靈敏,而又不直接同所要測(cè)量的性質(zhì)發(fā)生關(guān)系的測(cè)量器件和方法,因而也就根本不會(huì)給所要測(cè)量的性質(zhì)帶來(lái)絲毫變化呢?   德國(guó)物理學(xué)家維爾納·海森堡在1927年斷言說(shuō),這是不可能做到的。一個(gè)測(cè)量器件只能小到這種程度:它可以小到同一個(gè)亞原子粒子一樣小,但卻不能小于亞原子粒子。它所使用的能量可以小到等于一個(gè)能量子,但再小就不行了。然而,只要有一個(gè)粒子和一個(gè)能量子就已經(jīng)足以帶來(lái)一定的變化了。即使你只不過(guò)為了看到某種東西而瞧它,你也得靠從這個(gè)物體上彈回來(lái)的光子才能看到它,而這就已經(jīng)使它發(fā)生變化了。   這樣的變化是極其微小的,在日常生活中我們可以把它們忽略掉,而且我們也正是這樣做的——但是,這種變化仍然存在。不過(guò),要是你所碰到的是極其微小的物體,這時(shí)就連極其微小的變化也顯得挺大,那又會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?   例如,如果你想要說(shuō)出某個(gè)電子的位置,那么,為了“看到”這個(gè)電子,你就得讓一個(gè)光量子(更可能是一個(gè)γ射線光子)從它上面彈回來(lái)。這樣一來(lái),那個(gè)光子就會(huì)使電子的位置發(fā)生變化。   具體地說(shuō)吧,海森堡成功地證明了,我們不可能設(shè)想出任何一種辦法,把任何一種物體的位置和動(dòng)量?jī)烧咄瑫r(shí)精確地測(cè)量下來(lái)。你把位置測(cè)定得越準(zhǔn)確,你所能測(cè)得的動(dòng)量就越不準(zhǔn)確,你測(cè)得的動(dòng)量越準(zhǔn)確,你所能測(cè)定的位置就越不準(zhǔn)確。他還計(jì)算出這兩種性質(zhì)的不準(zhǔn)確度(即“測(cè)不準(zhǔn)度”)應(yīng)該是多大,這就是他的“測(cè)不準(zhǔn)原理”。   這個(gè)原理指出,宇宙具有某種“微粒性”。你要是盡力把報(bào)紙上的圖象放大,最后,你就會(huì)把它放大到這樣一個(gè)程度:你會(huì)看到許多細(xì)小的顆?;蚴前唿c(diǎn),而根本看不到圖象的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如果你想細(xì)致地觀察宇宙,你也會(huì)碰到同樣的情況。   這一點(diǎn)使某些人感到失望,他們把這個(gè)原理看作是人類(lèi)永遠(yuǎn)無(wú)知的自供狀。但事情根本不是如此。我們感興趣的是想知道宇宙是怎樣工作,而測(cè)不準(zhǔn)原理正好是宇宙的工作的一個(gè)關(guān)鍵性因素,宇宙存在著“微粒性”,問(wèn)題就在這里。海森堡為我們指出了這一點(diǎn)。   應(yīng)該叫不確定性原理。不確定性原理很長(zhǎng)一段時(shí)間被稱(chēng)作測(cè)不準(zhǔn)原理,但事實(shí)上,不確定性原理是物理世界自身存在的原理,與測(cè)量與否沒(méi)有關(guān)系(具體請(qǐng)看本條目下面“觀察者效應(yīng)”一節(jié)),因此,該譯名其實(shí)誤解了這個(gè)原理。另外,英語(yǔ)中稱(chēng)此原理為Heisenberg Uncertainty Principle,直譯為海森堡不確定性原理,并沒(méi)有測(cè)不準(zhǔn)原理這種說(shuō)法,其他語(yǔ)言與英語(yǔ)的情況類(lèi)似,除中文外,并無(wú)測(cè)不準(zhǔn)原理一詞?,F(xiàn)在,在中國(guó)大陸的教科書(shū)中,該原理的正式譯名已改為不確定性原理,僅在括號(hào)中注明“又叫測(cè)不準(zhǔn)原理”。
要解釋測(cè)不準(zhǔn)的問(wèn)題,我們先得問(wèn)一問(wèn):什么叫做測(cè)準(zhǔn)了?當(dāng)你深信你精確地了解到某種物體的某種性質(zhì)時(shí),那么,不管你得到的數(shù)據(jù)怎么樣,你都確信它沒(méi)有問(wèn)題?! 〉牵阍鯓硬拍芰私獾侥莻€(gè)物體的某種性質(zhì)呢?無(wú)論用什么方法,你都必定要同那個(gè)物體發(fā)生相互作用。你必須把它稱(chēng)一稱(chēng),看看它有多重;或者把它敲一敲,看看它的硬度有多大;再不然,你就得直盯著它,看看它在什么地方。而這時(shí)就必定有相互作用,不過(guò)這些相互作用是比較緩和的?! ‖F(xiàn)在我就可以爭(zhēng)辯說(shuō),這種相互作用總是會(huì)給你所力求測(cè)定的那種性質(zhì)本身帶來(lái)一些變化。換句話(huà)說(shuō),在了解某種事物時(shí)會(huì)由于了解它那個(gè)動(dòng)作本身而使那種事物發(fā)生改變,因此,歸根結(jié)蒂,你根本沒(méi)有精確地了解到這種事物?! ∨e個(gè)例子吧,假定你想測(cè)量出澡盆里熱水的溫度。于是,你把一根溫度計(jì)放入水中,對(duì)水的溫度進(jìn)行測(cè)量??墒菧囟扔?jì)是涼的,它放入水中就會(huì)使水的溫度稍稍降低。這時(shí),你仍然可以得到熱水溫度的很好的近似值,但是它不會(huì)精確到一萬(wàn)億分之一度。溫度計(jì)已經(jīng)改變了它所要測(cè)量的那個(gè)溫度,而這種變化幾乎是無(wú)法測(cè)出的?! ≡倥e個(gè)例子,假定你想測(cè)量輪胎中的空氣壓力,你就要讓輪胎逸出極小量的空氣來(lái)推動(dòng)測(cè)壓計(jì)的活塞。但是,有空氣逸出這個(gè)事實(shí)就說(shuō)明,空氣的壓力已經(jīng)由于測(cè)量它這一動(dòng)作而稍稍降低了?! ∮袥](méi)有可能發(fā)明一些非常微小、非常靈敏,而又不直接同所要測(cè)量的性質(zhì)發(fā)生關(guān)系的測(cè)量器件和方法,因而也就根本不會(huì)給所要測(cè)量的性質(zhì)帶來(lái)絲毫變化呢?  德國(guó)物理學(xué)家維爾納·海森堡在1927年斷言說(shuō),這是不可能做到的。一個(gè)測(cè)量器件只能小到這種程度:它可以小到同一個(gè)亞原子粒子一樣小,但卻不能小于亞原子粒子。它所使用的能量可以小到等于一個(gè)能量子,但再小就不行了。然而,只要有一個(gè)粒子和一個(gè)能量子就已經(jīng)足以帶來(lái)一定的變化了。即使你只不過(guò)為了看到某種東西而瞧它,你也得靠從這個(gè)物體上彈回來(lái)的光子才能看到它,而這就已經(jīng)使它發(fā)生變化了?! ∵@樣的變化是極其微小的,在日常生活中我們可以把它們忽略掉,而且我們也正是這樣做的——但是,這種變化仍然存在。不過(guò),要是你所碰到的是極其微小的物體,這時(shí)就連極其微小的變化也顯得挺大,那又會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?  例如,如果你想要說(shuō)出某個(gè)電子的位置,那么,為了“看到”這個(gè)電子,你就得讓一個(gè)光量子(更可能是一個(gè)γ射線光子)從它上面彈回來(lái)。這樣一來(lái),那個(gè)光子就會(huì)使電子的位置發(fā)生變化?! 【唧w地說(shuō)吧,海森堡成功地證明了,我們不可能設(shè)想出任何一種辦法,把任何一種物體的位置和動(dòng)量?jī)烧咄瑫r(shí)精確地測(cè)量下來(lái)。你把位置測(cè)定得越準(zhǔn)確,你所能測(cè)得的動(dòng)量就越不準(zhǔn)確,你測(cè)得的動(dòng)量越準(zhǔn)確,你所能測(cè)定的位置就越不準(zhǔn)確。他還計(jì)算出這兩種性質(zhì)的不準(zhǔn)確度(即“測(cè)不準(zhǔn)度”)應(yīng)該是多大,這就是他的“測(cè)不準(zhǔn)原理”?! ∵@個(gè)原理指出,宇宙具有某種“微粒性”。你要是盡力把報(bào)紙上的圖象放大,最后,你就會(huì)把它放大到這樣一個(gè)程度:你會(huì)看到許多細(xì)小的顆?;蚴前唿c(diǎn),而根本看不到圖象的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如果你想細(xì)致地觀察宇宙,你也會(huì)碰到同樣的情況。  這一點(diǎn)使某些人感到失望,他們把這個(gè)原理看作是人類(lèi)永遠(yuǎn)無(wú)知的自供狀。但事情根本不是如此。我們感興趣的是想知道宇宙是怎樣工作,而測(cè)不準(zhǔn)原理正好是宇宙的工作的一個(gè)關(guān)鍵性因素,宇宙存在著“微粒性”,問(wèn)題就在這里。海森堡為我們指出了這一點(diǎn),對(duì)此,物理學(xué)家是非常感激的。 文章引用自: http://www.oursci.org/lib/explain/expl053.htm

6,海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理

要解釋測(cè)不準(zhǔn)的問(wèn)題,我們先得問(wèn)一問(wèn):什么叫做測(cè)準(zhǔn)了?當(dāng)你深信你精確地了解到某種物體的某種性質(zhì)時(shí),那么,不管你得到的數(shù)據(jù)怎么樣,你都確信它沒(méi)有問(wèn)題?! 〉?,你怎樣才能了解到那個(gè)物體的某種性質(zhì)呢?無(wú)論用什么方法,你都必定要同那個(gè)物體發(fā)生相互作用。你必須把它稱(chēng)一稱(chēng),看看它有多重;或者把它敲一敲,看看它的硬度有多大;再不然,你就得直盯著它,看看它在什么地方。而這時(shí)就必定有相互作用,不過(guò)這些相互作用是比較緩和的?! ‖F(xiàn)在我就可以爭(zhēng)辯說(shuō),這種相互作用總是會(huì)給你所力求測(cè)定的那種性質(zhì)本身帶來(lái)一些變化。換句話(huà)說(shuō),在了解某種事物時(shí)會(huì)由于了解它那個(gè)動(dòng)作本身而使那種事物發(fā)生改變,因此,歸根結(jié)蒂,你根本沒(méi)有精確地了解到這種事物?! ∨e個(gè)例子吧,假定你想測(cè)量出澡盆里熱水的溫度。于是,你把一根溫度計(jì)放入水中,對(duì)水的溫度進(jìn)行測(cè)量。可是溫度計(jì)是涼的,它放入水中就會(huì)使水的溫度稍稍降低。這時(shí),你仍然可以得到熱水溫度的很好的近似值,但是它不會(huì)精確到一萬(wàn)億分之一度。溫度計(jì)已經(jīng)改變了它所要測(cè)量的那個(gè)溫度,而這種變化幾乎是無(wú)法測(cè)出的?! ≡倥e個(gè)例子,假定你想測(cè)量輪胎中的空氣壓力,你就要讓輪胎逸出極小量的空氣來(lái)推動(dòng)測(cè)壓計(jì)的活塞。但是,有空氣逸出這個(gè)事實(shí)就說(shuō)明,空氣的壓力已經(jīng)由于測(cè)量它這一動(dòng)作而稍稍降低了?! ∮袥](méi)有可能發(fā)明一些非常微小、非常靈敏,而又不直接同所要測(cè)量的性質(zhì)發(fā)生關(guān)系的測(cè)量器件和方法,因而也就根本不會(huì)給所要測(cè)量的性質(zhì)帶來(lái)絲毫變化呢?  德國(guó)物理學(xué)家維爾納·海森堡在1927年斷言說(shuō),這是不可能做到的。一個(gè)測(cè)量器件只能小到這種程度:它可以小到同一個(gè)亞原子粒子一樣小,但卻不能小于亞原子粒子。它所使用的能量可以小到等于一個(gè)能量子,但再小就不行了。然而,只要有一個(gè)粒子和一個(gè)能量子就已經(jīng)足以帶來(lái)一定的變化了。即使你只不過(guò)為了看到某種東西而瞧它,你也得靠從這個(gè)物體上彈回來(lái)的光子才能看到它,而這就已經(jīng)使它發(fā)生變化了。  這樣的變化是極其微小的,在日常生活中我們可以把它們忽略掉,而且我們也正是這樣做的——但是,這種變化仍然存在。不過(guò),要是你所碰到的是極其微小的物體,這時(shí)就連極其微小的變化也顯得挺大,那又會(huì)出現(xiàn)什么情況呢?  例如,如果你想要說(shuō)出某個(gè)電子的位置,那么,為了“看到”這個(gè)電子,你就得讓一個(gè)光量子(更可能是一個(gè)γ射線光子)從它上面彈回來(lái)。這樣一來(lái),那個(gè)光子就會(huì)使電子的位置發(fā)生變化?! 【唧w地說(shuō)吧,海森堡成功地證明了,我們不可能設(shè)想出任何一種辦法,把任何一種物體的位置和動(dòng)量?jī)烧咄瑫r(shí)精確地測(cè)量下來(lái)。你把位置測(cè)定得越準(zhǔn)確,你所能測(cè)得的動(dòng)量就越不準(zhǔn)確,你測(cè)得的動(dòng)量越準(zhǔn)確,你所能測(cè)定的位置就越不準(zhǔn)確。他還計(jì)算出這兩種性質(zhì)的不準(zhǔn)確度(即“測(cè)不準(zhǔn)度”)應(yīng)該是多大,這就是他的“測(cè)不準(zhǔn)原理”?! ∵@個(gè)原理指出,宇宙具有某種“微粒性”。你要是盡力把報(bào)紙上的圖象放大,最后,你就會(huì)把它放大到這樣一個(gè)程度:你會(huì)看到許多細(xì)小的顆粒或是斑點(diǎn),而根本看不到圖象的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。如果你想細(xì)致地觀察宇宙,你也會(huì)碰到同樣的情況。  這一點(diǎn)使某些人感到失望,他們把這個(gè)原理看作是人類(lèi)永遠(yuǎn)無(wú)知的自供狀。但事情根本不是如此。我們感興趣的是想知道宇宙是怎樣工作,而測(cè)不準(zhǔn)原理正好是宇宙的工作的一個(gè)關(guān)鍵性因素,宇宙存在著“微粒性”,問(wèn)題就在這里。海森堡為我們指出了這一點(diǎn),對(duì)此,物理學(xué)家是非常感激的。 文章引用自: http://www.oursci.org/lib/explain/Expl053.htm
測(cè)不準(zhǔn)原理跟波粒二相性(可以相互推導(dǎo))的哲學(xué)意義是等價(jià)的,不是觀測(cè)的擾動(dòng)問(wèn)題。是因?yàn)槲覀兯械闹袑W(xué)物理,基礎(chǔ)假定中的質(zhì)點(diǎn)(有自性的點(diǎn))和剛體的概念是理想化和不存在的。唯物主義基于現(xiàn)代物理對(duì)物質(zhì)的定義中物質(zhì)是(離不開(kāi))運(yùn)動(dòng)的,潛在含有同一時(shí)刻(時(shí)間是相對(duì)假象),物質(zhì)是在此又在彼(空間是相對(duì)假象)的。跟佛教中的物質(zhì)定義非常接近(印順《中觀論頌講記》)區(qū)別在于佛教中的物質(zhì)是無(wú)自性(虛幻的現(xiàn)象存在)的,是剎那(時(shí)間相對(duì))流及他性的。所以本質(zhì)法無(wú)我,無(wú)自性。就是無(wú)常,剎那遷異。所有的事物即真(概率波)空,即俗(粒子)假。因?yàn)楦怕什ǖ牟豢伤季S觀察思議真空,那么存在也是遍法界存在的(只不過(guò)概率小而已,《華嚴(yán)經(jīng)》講一塵出生法界遍),只要沒(méi)有觀察思維(言語(yǔ)道斷,心行處滅),它就是自在真如狀態(tài)的,是不知而知的。所以萬(wàn)物這種狀態(tài)是 一體同源 不二(處于量子糾纏 互相待立,《華嚴(yán)經(jīng)探玄記》 稱(chēng)作 12 緣起生滅縛觀,互相縛住仿佛存在的假象。彼此以對(duì)方存在為前提的虛假存在)的,可以超距作用。因?yàn)樨埖纳酪哺?時(shí)間-空間-物質(zhì)微粒(根據(jù) Minkovsky 對(duì)相對(duì)論的推論,一切本質(zhì)(概率波存在)都在光速運(yùn)動(dòng),時(shí)空物質(zhì)相互依立) 一樣是一種虛妄的假象。我們每個(gè)人其實(shí)都是時(shí)時(shí)刻刻剎那新陳代謝,生生死死的。所以死也是一種假象,因?yàn)樗篮蟛皇菙鄿绲氖裁炊紱](méi)有,一剎那在法界另外的時(shí)處馬上有新的如幻生起。一旦即入無(wú)我無(wú)觀察思維的不二狀態(tài),一切都是一個(gè)的 他維(分身)展現(xiàn)。所以可以一毛端見(jiàn)塵沙國(guó)土。也可以度百千劫(世界成壞周期)猶如彈指(毫秒)。
量子力學(xué)關(guān)于物理量測(cè)量的原理,表明粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定。它反映了微觀客體的特征。該原理是德國(guó)物理學(xué)家沃納·卡爾·海森堡于1927年通過(guò)對(duì)理想實(shí)驗(yàn)的分析提出來(lái)的,不久就被證明可以從量子力學(xué)的基本原理及其相應(yīng)的數(shù)學(xué)形式中把它推導(dǎo)出來(lái)。根據(jù)這個(gè)原理,微觀客體的任何一對(duì)互為共軛的物理量,如坐標(biāo)和動(dòng)量,都不可能同時(shí)具有確定值,即不可能對(duì)它們的測(cè)量結(jié)果同時(shí)作出準(zhǔn)確預(yù)言。長(zhǎng)久以來(lái),不確定性原理與另一種類(lèi)似的物理效應(yīng)(稱(chēng)為觀察者效應(yīng))時(shí)常會(huì)被混淆在一起。
不確定性原理(Uncertainty principle),是量子力學(xué)的一個(gè)基本原理,由德國(guó)物理學(xué)家海森堡(Werner Heisenberg)于1927年提出。本身為傅立葉變換導(dǎo)出的基本關(guān)系:若復(fù)函數(shù)f(x)與F(k)構(gòu)成傅立葉變換對(duì),且已由其幅度的平方歸一化(即f*(x)f(x)相當(dāng)于x的概率密度;F*(k)F(k)/2π相當(dāng)于k的概率密度,*表示復(fù)共軛),則無(wú)論f(x)的形式如何,x與k標(biāo)準(zhǔn)差的乘積ΔxΔk不會(huì)小于某個(gè)常數(shù)(該常數(shù)的具體形式與f(x)的形式有關(guān))  測(cè)不準(zhǔn)原理  德國(guó)物理學(xué)家海森堡1927年提出的不確定性原理是量子力學(xué)的產(chǎn)物 。這項(xiàng)原則陳述了精確確定一個(gè)粒子,例如原子周?chē)碾娮拥奈恢煤蛣?dòng)量是有限制。這個(gè)不確定性來(lái)自?xún)蓚€(gè)因素,首先測(cè)量某東西的行為將會(huì)不可避免地?cái)_亂那個(gè)事物,從而改變它的狀態(tài);其次,因?yàn)榱孔邮澜绮皇蔷唧w的,但基于概率,精確確定一個(gè)粒子狀態(tài)存在更深刻更根本的限制?! 『I疁y(cè)不準(zhǔn)原理是通過(guò)一些實(shí)驗(yàn)來(lái)論證的。設(shè)想用一個(gè)γ射線顯微鏡來(lái)觀察一個(gè)電子的坐標(biāo),因?yàn)棣蒙渚€顯微鏡的分辨本領(lǐng)受到波長(zhǎng)λ的限制,所用光的波長(zhǎng)λ越短,顯微鏡的分辨率越高,從而測(cè)定電子坐標(biāo)不確定的程度△q就越小,所以△q∝λ。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(zhǎng)λ越短,光量子的動(dòng)量就越大,所以有△q∝1/λ。再比如,用將光照到一個(gè)粒子上的方式來(lái)測(cè)量一個(gè)粒子的位置和速度,一部分光波被此粒子散射開(kāi)來(lái),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(gè)波峰之間的距離更小的程度,所以為了精確測(cè)定粒子的位置,必須用短波長(zhǎng)的光。但普朗克的量子假設(shè),人們不能用任意小量的光:人們至少要用一個(gè)光量子。這量子會(huì)擾動(dòng)粒子,并以一種不能預(yù)見(jiàn)的方式改變粒子的速度。所以,位置要測(cè)得越準(zhǔn)確,所需波長(zhǎng)就要越短,單個(gè)量子的能量就越大,這樣粒子的速度就被擾動(dòng)得更厲害。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是如果要想測(cè)定一個(gè)量子的精確位置的話(huà),那么就需要用波長(zhǎng)盡量短的波,這樣的話(huà),對(duì)這個(gè)量子的擾動(dòng)也會(huì)越大,對(duì)它的速度測(cè)量也會(huì)越不精確。如果想要精確測(cè)量一個(gè)量子的速度,那就要用波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波,那就不能精確測(cè)定它的位置。換而言之,對(duì)粒子的位置測(cè)得越準(zhǔn)確,對(duì)粒子的速度的測(cè)量就越不準(zhǔn)確,反之亦然。經(jīng)過(guò)一番推理計(jì)算,海森伯得出:△q△p≥?/2。海森伯寫(xiě)道:“在位置被測(cè)定的一瞬,即當(dāng)光子正被電子偏轉(zhuǎn)時(shí),電子的動(dòng)量發(fā)生一個(gè)不連續(xù)的變化,因此,在確知電子位置的瞬間,關(guān)于它的動(dòng)量我們就只能知道相應(yīng)于其不連續(xù)變化的大小的程度。于是,位置測(cè)定得越準(zhǔn)確,動(dòng)量的測(cè)定就越不準(zhǔn)確,反之亦然?!?  海森伯還通過(guò)對(duì)確定原子磁矩的斯特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的分析證明,原子穿過(guò)偏轉(zhuǎn)所費(fèi)的時(shí)間△T越長(zhǎng),能量測(cè)量中的不確定性△E就越小。再加上德布羅意關(guān)系λ=h/p,海森伯得到△E△T≥h/4π,并且作出結(jié)論:“能量的準(zhǔn)確測(cè)定如何,只有靠相應(yīng)的對(duì)時(shí)間的測(cè)不準(zhǔn)量才能得到?!?/section>
測(cè)不準(zhǔn)原理,是量子力學(xué)的一個(gè)基本原理,由德國(guó)物理學(xué)家海森堡于1927年提出。測(cè)不準(zhǔn)原理表明,粒子的位置與動(dòng)量不可同時(shí)被確定,即如果粒子通過(guò)同一位置的動(dòng)量具有不確定性,粒子具有相同動(dòng)量時(shí)其位置具有不確定性。
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