测不准原理,是真的测不准,还是测量仪器不够精确导致测不准?


测不准原理,是真的测不准,还是测量仪器不够精确导致测不准?


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测不准原理,是真的测不准,还是测量仪器不够精确导致测不准?


海森堡的测不准原理 , 与测量方法没有关系 , 也不是测量仪器精确与否的问题 , 而是大自然的内在秉性决定的 , 表现出来的是一种大自然法则 。

量子力学发展了一百多年了 , 如今我们知道“测不准原理”的说法并不严谨 , 应该叫“不确定性原理”才更严谨 , 不然的话真的容易让人产生误解 。
不确定性原理 , 只要弄懂一个公式 , 就能很好理解了 。 这个公式就是:ΔxΔp≥h/4π
公式并不复杂 , 很容易理解 , 其中Δx表示位置的变化量 , Δp表示动量(速度)的变化量 , h表示普朗克常数 , π是圆周率 。
公式的含义是这样的:微观粒子的位置和动量(速度)无法同时确定 , 粒子的位置越确定 , 速度就越不确定 。 相反 , 速度越确定 , 位置就越不确定 。
普朗克常数h非常小 , 只有6.62607015×10^(-34) J·s 。 而由于在宏观世界里 , Δx与Δp都非常大 , 所以 , 不管在什么情况下 , 上面的公式都成立 。
【测不准原理,是真的测不准,还是测量仪器不够精确导致测不准?】但在微观世界就不一样的 , Δx与Δp会非常小 , 这样一来 , 两者之间就会彼此限制了 。
举个例子 , 如果Δx非常小(也就是位置比较确定) , 那么Δp就必须足够大才行 , 才能使得公式成立 , Δp足够大意味着位置速度不确定 。 反之亦然 。
从公式中可以看出 , 这种不确定性与观测方法没有任何关系 。
除了位置与速度有这种不确定性关系 , 能量和时间同样有这种关系 , 用公式表示就是ΔEΔt≥h/4π 。

两个公式表示的含义是一样的 , 只需要把位置和速度替换成能量和时间就可以了 。
能量和时间的这种不确定性关系 , 可以很容易地推导出来量子世界里的“量子隧穿效应”和“量子涨落” 。
比如说 , 当Δt非常小时 , 意味着ΔE可以变得非常大 。 这也是为什么微观粒子可以瞬间越过“能量势垒” 。 在现实世界举例子 , 比如说你最多只能跳过2米高的墙 , 那么“2米”就是你的能量势垒 , 你不可能跳过超过2米的墙 。
但按照量子力学的不确定性 , 只要你的Δt足够小 , 你可以在某个瞬间跳过10高的墙!是不是有点不可思议?

还有 , 我们在现实世界中想翻越一座山 , 必须从山脚跑到山顶 , 然后再到达山脚 。 但在量子世界 , 就不需要如此麻烦了 , 只需要在Δt内到达另一端的山脚就行了 , 这样你就可以先“赊借”能量 , 然后瞬间归还能量 。
但是在宏观世界 , 上述情况很难出现 , 因为我们本身的质量太大了 , 还有要求Δt足够小 , 这两点都限制了我们进行“量子隧穿” 。
还有就是量子世界里的量子涨落 。 在极短的时间里(Δt足够小) , 就可以凭借赊借真空的能量衍生出虚粒子对 , 然后瞬间相互湮灭 , 把能量归还给真空 。 只要Δt足够小 , 大自然一点也不反对这样做 , 而且这种情况必须上演 。
这就有点类似现实世界的“有借有还 , 再借不难” , 而且借钱还钱的时间必须要尽可能短 , 这有这样才能一直“向真空借钱”(借能量) 。

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