你最应该知道的10大科学定律及理论
标准释义:德国物理学家海森堡于1927年提出,表明量子力学中的不确定性,指在一个量子力学系统中,一个粒子的位置和它的动量(粒子的质量乘以速度)不可被同时确定。
“测量!在经典理论中,这不是一个被考虑的问题。”《量子物理史话》如是说。
那是因为在经典物理学里,你、我――或作为观测者的任何一人,对这个等待被测量的客观物体是没有影响,或影响甚微以致可忽略不计的。那时就算我们弄不懂个中道理,也不妨碍原理待在那,等着我们慢慢参详。
但现在就要踏入量子世界的魔潭了,此处我们作为观测者会给实验现象带来一定的扰动,因此如果测一个电子的动量,所得值只是相对你这个观测者而言的。微观世界中,要以“概率”来论――所谓上帝掷骰子。
当年的华纳?海森堡就在此中有了突破性的发现――人们无法同时得到粒子的两种变量精确信息,哪怕再精密的仪器都不行。具体讲,你或者可以准确地知道电子的位置,但无法同时知道其动量,或者反之,得此失彼。而类似的不确定性也存在于能量和时间、角动量和角度等许多物理量之间。
或许你没明白这件事的诡异性。就像之前提到的,量子世界里的量既然是相对性,那只要它存在,就应该可以被测量出来;既然无论如何不能测量到,那它就不复存在。
因此,在你没确定测量这个物理量的手段的时候,谈论它毫无意义。一个电子的动量,只有当你测量时,也才有意义。
这更像是一个哲学话题了。而“海森堡测不准原理”与其说是实验中发现的,倒不如说是海森堡和他老师玻尔等人讨论出来的。
到了玻尔发现电子同时具有粒子和波的双重性质(量子物理的柱石,波粒二象性),当我们测量电子的位置时,我们将其当作粒子,波长不定;而当我们要测量动量时,我们将其当作波,知道波长的量值却失去它的位置。
即便你现在无比混乱,这依然没什么大不了的。玻尔的名言就是:“如果谁不为量子论而困惑,那他一定没有理解量子论。”类似的话费曼也说过。所以我们没啥好郁闷的,爱因斯坦和我们一个状况。
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