如何理解海森堡不确定性原理?原因是什么?

探索之子


其实,海森堡发现的“测不准原理”,是指“一对共轭物理量不能同时测准”,而不是“一个物理量不能测准”。例如,单独测量一个粒子的位置,或者测量粒子的动量,都是可以“测量准确”的(不是具体测量中的“不确定度”),而不是“测不准”的。但如果想同时测准那个粒子的“位置”和“动量”,那么,测量值的“不确定度”就必须满足“测不准关系”(那个不等式)。那个关系意味着,如果测量“粒子位置”的不确定度是零(无限测准),那么同时测量它的动量的不确定度,就是“完全测不准”。

如果从“波动力学”角度去理解,就可以发现,如果要求“测量动量很准”,粒子的波函数一定是一个“三角函数”,这个“三角函数”一定是“弥漫在整个空间”的,意味着“空间到处都有测量到的几率”,完全测不准它的位置。不存在一个“波函数”,既有确定的位置,又有确定的动量。

但对“非共轭的物理量”来说,就不存在这样的“测不准关系”。例如可以同时测准一个粒子的动能和能量。

也不能将关于“一对共轭物理量的测不准关系”,与“测量一个物理量的不确定度”混为一谈。这两个是完全不同的概念。


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海森堡不确定性原理来自于(uncertainty principle)粒子本身,即粒子内在的不确定性,而不是由测量手段引起的。在量子力学中,任何粒子都具有波动性和非对易关系,可以自然地推导出海森堡不确定性原理。

海森堡在1927年靠非对易关系提出了不确定原理,当时他误以为这个不确定原理只是测量手段的极限引起的,并没有给严格的证明。但是Robertson和薛定谔分别在1929年和1930年独立地利用粒子非对易关系严格推导出了海森堡不确定原理,即发现它是粒子内在的属性,跟测量手段无关。

需要注意的是粒子的波动性和非对易关系是互相等价的,可以互相推导出彼此(即海森堡表象和薛定谔表象的等价),不能说谁比谁更基本,不确定原理虽然可以作为非对易关系的推论,但也是和二者等价的,所以认为它们是同一深层次的原理。不过在量子力学公理体系中,习惯上把粒子的波动性列为基本的公理,不确定原理作为推论。


九维空间


不确定,对于人类来说,是一种客观存在;

原因在于有一种存在叫“时间”,时间是生命的维度,或许有来世但对个人来说是不可逆的。

不确定对应的应该就是这种“不可逆性”,只有到了这个点以后,才能确定真假,才有取舍,才会云开见日;常说的“不是不报,时间未到”,也意味着这种确定的不确定吧…

你尽可以发挥各种想象,但未必能做到;如同,大家尽管问,但不一定有人来答一样。和多少人来答题,答了有多少人来看,似乎好像有点知道其中的奥秘,但要实际发生了才能确定,一个道理!这是确定无疑的…


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海森堡:在微观世界,你测量一个粒子,你要精确地确定它的位置,就不能准确地测量它的速度。反之亦然。这是因为受观测环境(包括观测者)的影响。也叫测不准原理。其实也可以从另一个角度说明其原因,是因为粒子处于永恒的“运动”状态。


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