不确定性原理

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不确定性原理

不确定性原理(Uncertainty principle)是由海森堡于1927年提出,这个理论是说,你不可能同时知晓一个粒子的地方和它的速度,粒子地方的不确定性,势必大于或等于普朗克常数(Planck constant)除以4π(ΔxΔp≥h/4π),这表明微观世界的粒子行为与宏观物质非常不同。除此之外,不确定原理涉及不少深刻的哲学问题,用海森堡我们的话说:“在因果律的陈述中,即‘若确切地知晓目前,就能预见将来’,所得出的并非结论,而是首要条件。大家不可以知晓目前的所有细则,是一种原则性的事情。”

在量子力学里,不确定性原理(Uncertainty principle)表明,粒子的地方与动量不可同时被确定,地方的不确定性与动量的不确定性遵守不等式,其中,h 是普朗克常数。

维尔纳·海森堡于1927年发表论文给出这原理的原本启发式论述,因此这原理又称为“海森堡不确定性原理”。依据海森堡的表述,测量这动作不可防止的搅扰了被测量粒子的运动状况,因此产生不确定性。同年稍后,厄尔·肯纳德(Earl Kennard)给出另一种表述。隔年,赫尔曼·外尔也独立获得这结果。根据肯纳德的表述,地方的不确定性与动量的不确定性是粒子的秉性,没办法同时压抑至低于某极限关系式,与测量的动作无关。如此,对于不确定性原理,有两种完全不一样的表述。追根究柢,这两种表述等价,可以从其中任意一种表述推导出另一种表述。 [3]
长久以来,不确定性原理与另一类型似的物理效应(称为察看者效应)时常会被混淆在一块。

察看者效应指出,对于系统的测量不可防止地会干扰到这系统。为知道释量子不确定性,海森堡的表述所援用的是量子层级的察看者效应。之后,物理学者日渐发觉,肯纳德的表述所涉及的不确定性原理是所有类波系统的内秉性质,它之所以会出现于量子力学完全是由于量子物体的波粒二象性,它实质表现出量子系统的基础性质,而不是对于当今科技实验观测能力的定量评估。

在这里特别强调,测量不是只有实验察看者参与的过程,而是经典物体与量子物体之间的相互用途,不论是不是有任何察看者参与这过程。

类似的不确定性关系式也存在于能量和时间、角动量和角度等物理量之间。因为不确定性原理是量子力学的要紧结果,不少通常实验都时常会涉及到关于它的一些问题。有的实验会特别检验这原理或类似的原理。比如,检验发生于超导系统或量子光学系统的“数字-相位不确定性原理”。对于不确定性原理的有关研究可以用来进步引力波干预仪所需要的低噪声科技。

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