收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

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?

[复制链接]
. r: {6 k. X: _: I/ f4 m

  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。

4 L2 g5 @, m% R- g+ M: R0 j

  

# }/ F( d, A8 _& l- V

  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。

" {; Z6 s/ n/ D4 I

  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

+ @6 ^ w! j6 k, ~$ k( L7 p

  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。

4 Q, X: K' \# r( G- g+ H3 z& F% c

  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。

0 [( e, X4 Y" |$ D3 r

  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。

. }+ V+ X( f2 T5 M6 O6 ?6 R

  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。

* k; q$ j- v1 x k

  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。

3 J7 S- T% }4 I7 u: f- f! `+ R

  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。

4 B5 F l; p$ M" ~ z5 N/ p

  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。

9 K/ R' I: K' e. F; O) Q4 [# Z2 h' B

  

& j; f' C8 ^0 ~& K

  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。

) C, R! g9 O: H' Q) x, O+ ?% T

  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”。

}1 r2 n6 O4 H+ |

  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。

- s* q, z4 T1 ~4 i! h& y

  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?

5 R* T% A z6 _( f4 C

  

* n! |, d) ?! C5 F+ A, _

  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。

: Y$ ?# P) d6 S

  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”。

$ }" h- p; r$ c8 x# \4 I i

  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。

; u+ L$ i8 F6 l

  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)。

: `: Y, _- M i: m( W3 @: r , p( O/ O& n* z5 w7 u7 `, D ) i0 T+ [8 g( T* o/ A! ~: T2 v0 C3 _3 X, }6 o% R/ } % Q5 ^% _: H0 p# a& e" ^7 l! d9 r) t1 @ : U \+ m( _3 u( h7 A" u- y- G ; O+ m8 @+ }$ u1 T + @9 P" E( W4 X+ p r) e5 j' m1 }9 f4 I! S, O, L+ I) _
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
这天
活跃在前天 17:55
快速回复 返回顶部 返回列表