1樓:張坤海
測不準原理(the uncertainty principle) 由 量子力學創始人 海森堡 (heisenberg)提出。該原理揭示了微觀粒子運動的基本規律:粒子在客觀上不能同時具有確定的座標位置及相應的動量。
如果微觀粒子的位置的不確定範圍是 δp,同時測得的微粒的動量的不確定範圍是 δq。δp與δq的乘積總是大於 hbar/2。這裡 hbar = h/2π,h 為普朗克(plank) 常數。
測不準原來**於微觀粒子的波粒二象性,是微觀粒子的基本屬性,所謂的測不準與測量儀器的精度無關。測不準原理 現也通常被稱作 不確定關係。
可能上面的說法比較專業,因為他是基於微觀世界,也就是量子學說來的。其實在現實中也是遵循測不準原理的,只是可以忽略不計而已。如:
一顆子彈射擊出去,他的靶點不是固定在一個點上,而是在一個範圍內(約10的-7次方米的一個範圍內),在這個範圍內,是不能確定。這個就是測不準原理。
因為現實世界中,物體都比較大,速度也慢,所以測不準原理基本是沒有什麼用的,因為測不準範圍很小。只有微觀世界才有用。
海森伯在創立矩陣力學時,對形象化的圖象採取否定態度。但他在表述中仍然需要「座標」、「速度」之類的詞彙,當然這些詞彙已經不再等同於經典理論中的那些詞彙。可是,究竟應該怎樣理解這些詞彙新的物理意義呢?
海森伯抓住雲室實驗中觀察電子徑跡的問題進行思考。他試圖用矩陣力學為電子徑跡作出數學表述,可是沒有成功。這使海森伯陷入困境。
他反覆考慮,意識到關鍵在於電子軌道的提法本身有問題。人們看到的徑跡並不是電子的真正軌道,而是水滴串形成的霧跡,水滴遠比電子大,所以人們也許只能觀察到一系列電子的不確定的位置,而不是電子的準確軌道。因此,在量子力學中,一個電子只能以一定的不確定性處於某一位置,同時也只能以一定的不確定性具有某一速度。
可以把這些不確定性限制在最小的範圍內,但不能等於零。這就是海森伯對不確定性最初的思考。據海森伯晚年回憶,愛因斯坦2023年的一次談話啟發了他。
愛因斯坦和海森伯討論可不可以考慮電子軌道時,曾質問過海森伯:「難道說你是認真相信只有可觀察量才應當進入物理理論嗎?」對此海森伯答覆說:
「你處理相對論不正是這樣的嗎?你曾強調過絕對時間是不許可的,僅僅是因為絕對時間是不能被觀察的。」愛因斯坦承認這一點,但是又說:
「一個人把實際觀察到的東西記在心裡,會有啟發性幫助的……在原則上試圖單靠可觀察量來建立理論,那是完全錯誤的。實際上恰恰相反,是理論決定我們能夠觀察到的東西……只有理論,即只有關於自然規律的知識,才能使我們從感覺印象推論出基本現象。」
海森伯在2023年的**一開頭就說:「如果誰想要闡明『一個物體的位置』(例如一個電子的位置)這個短語的意義,那麼他就要描述一個能夠測量『電子位置』的實驗,否則這個短語就根本沒有意義。」海森伯在談到諸如位置與動量,或能量與時間這樣一些正則共軛量的不確定關係時,說:
「這種不確定性正是量子力學中出現統計關係的根本原因。」
海森伯測不準原理是通過一些實驗來論證的。設想用一個γ射線顯微鏡來觀察一個電子的座標,因為γ射線顯微鏡的分辨本領受到波長λ的限制,所用光的波長λ越短,顯微鏡的解析度越高,從而測定電子座標不確定的程度△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λ越短,光量子的動量就越大,所以有△p∝1/λ。
經過一番推理計算,海森伯得出:△q△p=h/4π。海森伯寫道:
「在位置被測定的一瞬,即當光子正被電子偏轉時,電子的動量發生一個不連續的變化,因此,在確知電子位置的瞬間,關於它的動量我們就只能知道相應於其不連續變化的大小的程度。於是,位置測定得越準確,動量的測定就越不準確,反之亦然。」
海森伯還通過對確定原子磁矩的斯特恩-蓋拉赫實驗的分析證明,原子穿過偏轉所費的時間△t越長,能量測量中的不確定性△e就越小。再加上德布羅意關係λ=h/p,海森伯得到△e△t<h,並且作出結論:「能量的準確測定如何,只有靠相應的對時間的測不準量才能得到。
」海森伯的測不準原理得到了玻爾的支援,但玻爾不同意他的推理方式,認為他建立測不準關係所用的基本概念有問題。雙方發生過激烈的爭論。玻爾的觀點是測不準關係的基礎在於波粒二象性,他說:
「這才是問題的核心。」而海森伯說:「我們已經有了一個貫徹一致的數學推理方式,它把觀察到的一切告訴了人們。
在自然界中沒有什麼東西是這個數學推理方式不能描述的。」玻爾則說:「完備的物理解釋應當絕對地高於數學形式體系。
」玻爾更著重於從哲學上考慮問題。2023年玻爾作了《量子公設和原子理論的新進展》的演講,提出著名的互補原理。他指出,在物理理論中,平常大家總是認為可以不必干涉所研究的物件,就可以觀測該物件,但從量子理論看來卻不可能,因為對原子體系的任何觀測,都將涉及所觀測的物件在觀測過程中已經有所改變,因此不可能有單一的定義,平常所謂的因果性不復存在。
對經典理論來說是互相排斥的不同性質,在量子理論中卻成了互相補充的一些側面。波粒二象性正是互補性的一個重要表現。測不準原理和其它量子力學結論也可從這裡得到解釋。
2樓:瞎想不是錯
摟住,具體細節化的,樓上幾位仁兄已經給出資訊資料了.
那我就來點簡明扼要方便理解的定性分析
測不準原理 你可以理解為:
因為v=s/t 這裡面的v其實是平均速度,在s這段距離裡面的平均速度,
那麼顯然,統計學中 標本的數量越多 最後的實驗值就越精確,在這裡面表達的就是 s距離越長 v就越精確,反之同理。s其實就是物體在空間中的位置。於是答案就出來了,物體位置越精確那麼速度就越不精確,反之同理
當然實際上測不準原理的推導不是這樣子的
其實是動量的變化量與未知的變化量的乘積大約等同於普朗客常數同理對於能量與時間的乘積
希望能幫助你的理解
謝謝笑納:)
3樓:匿名使用者
樓上純撤,跟波粒二象性有什麼關係?
4樓:匿名使用者
估計你還沒學過量子力學,所以理解這個概念不容易.不過你可以暫時這樣記,就是互為傅立葉變換的兩個共軛量,例如位置x和動量p,滿足下面的關係:△x△p≥h/2π,
h=6.55×10^(-34)js叫普朗克常量。△x和△p分別表示位置和動量相對於各自平均值的起伏。
這是微觀世界的規律,因為微觀世界存在波粒二象性。巨集觀世界不必考慮這個關係,因為微觀世界的波粒二象性和忽略(h→0)。
5樓:匿名使用者
我們不可能同時測出它的速度和具體的位置,因為要測量一個東西一定有資訊的傳遞,資訊就是能量,比如我們看到車的速度和位置,那是光子打在車上再反射到眼裡,車比較大,光子打在車上其動能的變化可以不計。但量子力學中,微粒是很小的,一點點的資訊傳出來就變了狀態了。所以說我們物理實驗測出的軌跡都是人為的,根本不是真正的軌跡。
6樓:匿名使用者
7樓:神祕的蛋蛋
簡潔一點就是波粒二象性。
測不準原理
8樓:超女麻麻
不確定性原理(uncertainty principle),是量子力學的一個基本原理,由德國物
理學家海森堡(werner heisenberg)於2023年提出。本身為傅立葉變換匯出的基本關係:若複函式f(x)與f(k)構成傅立葉變換對,且已由其幅度的平方歸一化(即f*(x)f(x)相當於x的概率密度;f*(k)f(k)/2π相當於k的概率密度,*表示複共軛),則無論f(x)的形式如何,x與k標準差的乘積δxδk不會小於某個常數(該常數的具體形式與f(x)的形式有關)
測不準原理
德國物理學家海森堡2023年提出的不確定性原理是量子力學的產物 。這項原則陳述了精確確定一個粒子,例如原子周圍的電子的位置和動量是有限制。這個不確定性來自兩個因素,首先測量某東西的行為將會不可避免地擾亂那個事物,從而改變它的狀態;其次,因為量子世界不是具體的,但基於概率,精確確定一個粒子狀態存在更深刻更根本的限制。
海森伯測不準原理是通過一些實驗來論證的。設想用一個γ射線顯微鏡來觀察一個電子的座標,因為γ射線顯微鏡的分辨本領受到波長λ的限制,所用光的波長λ越短,顯微鏡的解析度越高,從而測定電子座標不確定的程度△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λ越短,光量子的動量就越大,所以有△q∝1/λ。
再比如,用將光照到一個粒子上的方式來測量一個粒子的位置和速度,一部分光波被此粒子散射開來,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波峰之間的距離更小的程度,所以為了精確測定粒子的位置,必須用短波長的光。但普朗克的量子假設,人們不能用任意小量的光:
人們至少要用一個光量子。這量子會擾動粒子,並以一種不能預見的方式改變粒子的速度。所以,位置要測得越準確,所需波長就要越短,單個量子的能量就越大,這樣粒子的速度就被擾動得更厲害。
簡單來說,就是如果要想測定一個量子的精確位置的話,那麼就需要用波長儘量短的波,這樣的話,對這個量子的擾動也會越大,對它的速度測量也會越不精確。如果想要精確測量一個量子的速度,那就要用波長較長的波,那就不能精確測定它的位置。換而言之,對粒子的位置測得越準確,對粒子的速度的測量就越不準確,反之亦然。
經過一番推理計算,海森伯得出:△q△p≥?/2。
海森伯寫道:「在位置被測定的一瞬,即當光子正被電子偏轉時,電子的動量發生一個不連續的變化,因此,在確知電子位置的瞬間,關於它的動量我們就只能知道相應於其不連續變化的大小的程度。於是,位置測定得越準確,動量的測定就越不準確,反之亦然。
」=海森伯還通過對確定原子磁矩的斯特恩-蓋拉赫實驗的分析證明,原子穿過偏轉所費的時間△t越長,能量測量中的不確定性△e就越小。再加上德布羅意關係λ=h/p,海森伯得到△e△t≥h/4π,並且作出結論:「能量的準確測定如何,只有靠相應的對時間的測不準量才能得到。」
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