03.02 量子力学的测不准原理会不会是因为人类现在观测技术跟不上?你怎么看?

科学黑洞


并非是测量仪器导致的测量不精准,而是微观粒子的固有属性,或者叫不确定性原理更合适。

①对于位置的不确定:由于微观粒子具有明显的波性,所以这个粒子出现在某个位置,只能用概率去描述。②对于动量的不确定:由于物体都具有物质波,并且波长也不唯一(也就不是单色波),因此按照德布罗意公式,它的动量也是在一定范围内的,并非单一值。

而且位置和动量之间还满足一个关系式:△x△p≥h/4π

h是普朗克常数,也就是说,当粒子位置的不确定量越大,那么它的动量不确定量就越小。所以平时我们在一些科普介绍文章经常看到“对粒子位置测量的越精准,那么它的动量就越不准”,再加上“测不准关系”这个名称,很容易让人联想到粒子的这种特性是由于测量不精准造成的。所以说这句话并不是很确切。

当然了,这种不确定关系,还存在于能量和时间之间:△E△t≥h/4π

理解方式还是和之前一样,这个关系可以用来解释原子激发态能级和寿命的关系,也可以用于解释量子隧道效应。

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赛先生科普


不是的,测不准原理是粒子的内禀属性,并不是因为现有技术不精确而造成的测不准。之所以造成误解,源于早期表述,测不准原理更准确的应该称之为不确定性原理。

不确定性原理是由海森堡于1927年提出,这个理论简单来说,你不可能同时精确知道一个粒子的位置和动量(或速度),粒子运动的不确定性,是它的内在属性,并不是由于我们的观测行为造成的。这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。

位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式ΔxΔp≥h/4π (Δx表示位置,Δp表示动量,h为普朗克常数)




微观物质都具有波动性质,都会展示出像波动一般的物理性质。粒子之所以具有不确定性,原因还在于粒子具有波粒二象性。比如光,既是波又是粒子。双缝衍射实验就能很好的证明粒子的波动性。



由于粒子的波动性,粒子的位置和动量只能用统计学中的概率分布来描述,也就是我们所说的波函数。我们的测量行为还会造成波函数坍缩,但这与测量者效应是有区别的。

不确定原理涉及很多深刻的哲学问题,比如著名的思想实验——薛定谔的猫。按照传统的因果律,若确切地知道现在,就能预测未来。而量子力学的到来打破了这个企图,宏观世界的物理规律并不适用于微观世界,我们无法精确地预测微观粒子的运动状态,这变得很糟糕。



量子力学建立之初,爱因斯坦就曾反对过不确定性原理,爱因斯坦认为“上帝不会掷色子”。不过众多实验还是证明量子力学是正确的,不然也就没有如今的半导体工业了。

粒子运动的不确定性,还导致了量子隧穿效应的产生。原子核外电子的电子云模型,也能很形象的说明这个现象。



科学探索菌


量子力学的测不准原理会不会是因为人类现在观测技术跟不上?

从这个字面上理解看上去确实有些观测技术跟不上的意味,但其实这只是对不确定性原理比较不太准确的中文译名所致,全名是“海森堡不确定性原理”(Heinsberg's Uncertainty Principle),是海森堡1927年提出的,其简单理解是我们不可能同时确定一个粒子的位置与速度!

沃纳·卡尔·海森堡(1901.12.5-1976.2.1),这些NB的科学家脑子好使,长得又帅,简直了.....

这就是原子内部的原子核和电子示意图,这些在原子核四周的黄色小斑点就表示电子,它们没有一个固定的轨道,与大家想象的原子内部就是缩小的太阳系的概念是完全不一样的,所以微观世界存在这无数个太阳系这种观念是极其错误的!

量子力学认为,微观世界的粒子是具有波粒两像性,这与生俱来的属性,使得我们无法在确定位置的同时确定其运动属性!因此在形容原子内部的电子的时候,用电子云来描述更为恰当一些!

爱因斯坦就是量子力学的著名反对者之一,其提出的“ERP实验”就是针对量子不确定性原理的,这个实验就所利用的是后来被成为“量子纠缠”的超距作用!

当然量子力学和广义相对论在黑洞这个观点上也无法形成统一!也许未来的统一场理论可以“一桶浆糊”,可能这个不确定性原理在我们这个维度内应该是无法确定了,或者我们在突破了空间的限制之后从更高的维度来观测这个微观粒子的不确定性或许会迎刃而解,但我们要先突破的空间上认识是极度欠缺的......未来会如何走向,等着这一帮科学家“投胎”回地球吧

1927年索尔维会议,你认识几个?


星辰大海路上的种花家


量子力学不确定性和测不准,是两码事:不确定性是量子力学的“德性”,测不准是量子力学的技巧技术问题。我们了解粒子的结构和运动形式后才能把握住粒子的“方向盘”,粒子是单个的,内有核外有皮,皮核之间有空隙,这就是粒子生下来就会运动的原因,这种动是不规则的运动,粒子之间的能量是一粒依赖这一粒在不规则惯性之中曲线运动,这种运动蒙人,看似直线运动实际上是曲线运动,因为粒子受引力、电磁的影响,不可能是直线方式运动的。粒子是一粒依赖一粒的,一波依赖一波,一束依赖一束,纠缠、叠加中不规则惯性运动,在我们持有不同的方式方法技术技巧上,没有遵循粒子的运动规律,我们误以为是测不准,实际上确实是我们测不准,解决测不准的问题,要在方式方法上,技术上,技巧上下功夫,一定会有一种最美的发现。在我认为测不准、不确定性中间需要建筑一座桥梁。

这是至今对量子力学基本的粒子最完美的解释,为量子力学打开了大门,是量子力学颠覆性的科学进步。


聊天选手九段


不是。测不准原理是量子不确定性原理的别称,这是量子的一个基本特性,是客观规律,这种特性与观测技术水平无关,任何时候都不会改变。

随着人类对世界规律的认识提升,唯一改变这个原理的可能理由,不是观测技术提高了,而是发现是这个理论本身是错误的。

不确定性原理是伟大的科学家、量子理论的奠基人之一海森堡1927年提出来的。这个理论的内涵是,你不可能同时知道一个粒子的位置和速度,也就是说,粒子的位置和动量不可同时被确定。量子位置的不确定性和动量的不确定性遵循不等式为:
其中h为普朗克常数。

这个理论表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。

现在网络上一些随意否定或者评价量子力学,或把量子力学引申到神鬼玄说的人群,就是老用知道的一点生活常识,来揣摩量子力学里面的一些特异想象,从而得出一些错误的结论。

量子不是一种具体的东西,它只是泛指一个物理量如果存在最小不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的。

因此任何物质分割到最小物理量单元就是量子化。所以量子不是物质,而是物质运动的一种最小状态。比如光量子、质子、中子、电子、介子等粒子运行状态的统称。

量子化的东西都具有波粒二象性,而且都一直在运动中,因此观测它们与观测宏观事物完全不一样。观测宏观事物时,我们在光线下看到什么就是什么,基本上不会突然变化(可以忽略一些微小的变化);而观测量子时,本来就是最小的基本单位,一直在不停的高速运动着,最轻微的扰动,量子态的粒子就会发生变化。

这主要表现在测量粒子的位置和动量时,是不可能同时确定的。

比如要精确测量一个粒子的位置,用越短的波长就精确,但这样光量子的动量就越大,即使只有一个光量子接触到粒子也会对其运动速度产生扰动;而要精确测量一个量子的速度却要用波长较长的光,这样又无法确定量子的位置。

因此,量子力学的不确定性来自两个因素,一是如果想测量某东西的行为将会不可避免的扰乱那个事物,从而改变它的状态;二是量子世界并不具体,基于概率,要精确确定一个粒子的状态存在着很多深刻的限制。

这个原理揭示了你越想准确的测出粒子的位置,其速度就越不准确,反之亦然。这个不确定性原理亦可以看作是世界一个不可回避的性质,顾此失彼,没有完美的事物。

这就是量子力学关于测不准定律的通俗解释,是微观事物的一种本质属性,与观测手段的提升无关。

时空通讯观点,欢迎点评讨论。


时空通讯


如果单纯从字面上理解,确实会让人误解,特别是对于不太了解量子力学的人更是如此!

其实,测不准原理这种叫法并不十分恰当,叫它“不确定性原理”或许更容易理解,也就是说在微观世界,粒子的存在方式是不确定的,我们只能用概率去描述,不能同时测量粒子的位置和动量,而“不确定性”是微观粒子的固有属性,并不是因为人类的观测水平落后造成的,说白了,无论我们的测量水平多么先进,不确定性都存在!

这是因为微观世界里,一种粒子不但拥有粒子的特性,也拥有波动性,也就是说具有波粒二重性,所以实验仪器多么先进,多么精确,都不能改变不确定性原理!

而由于我们所在的宏观世界也是有微观粒子组成的,理论上我们也应该具有波粒二重性,我们也应该是“不确定的”,但宏观世界里我们的“波长”小的几乎可以忽略不计,也就是说,我们主要表现为“粒子特性”,所以所谓的“不确定性”在宏观世界可以忽略不计。这就像爱因斯坦相对论中速度对于时间的影响一样,在低速世界可以忽略不计!


宇宙探索


答:量子力学的正统解释认为:量子力学的不确定性,是微观粒子的内禀性质,并不是人类的测量技术造成的。


不确定性原理也叫作测不准了原理,但是后一个称呼容易造成误解,“测不准”一词带有客观因素,有可能是技术条件不够先进造成的测不准,这和不确定性原理的本质解释是截然不同的。



也就是说:量子力学的不确定性原理和测量无关,无论我们的技术条件多先进,微观粒子的不确定性都是存在的,我们无法同时测量一个粒子的位置和动量,并非我们的测量对粒子造成了影响。


这一点在科学史上,曾引起争议,比如爱因斯坦提出的“EPR实验”,就是针对这来反驳量子力学的不确定性原理。

EPR实验可以这么理解:



实验过程:两个粒子分开前是一体,自发分开后各自朝着不同方向运动,分开后一段距离,我们单独测量A粒子的动量,以及单独测量B粒子的位置,那么根据守恒量就可以准确预言粒子的动量和位置。

实验分析:如果不确定原理还成立,那么我们在测量其中一个粒子的动量时,必定同时影响着另外一个粒子的动量,而且这种影响是超距作用。

以上就是EPR实验的简单解释,其中的超距作用后来被称作“量子纠缠”,而且科学家已经证实了,这种超距作用是真实存在的,但是并不能传递有效信息,所以和相对论不矛盾。


证实量子纠缠存在的实验,叫做贝尔实验,而且科学家已经完成了无漏洞的贝尔实验。



所以,对于题目的疑问,我们可以确定地说:量子力学的不确定性原理,并不是测量技术的不足造成的;而是不确定性原理本身就是微观粒子的内部属性,在当前理论下,我们无法进一步解释这个属性的更深本质。


好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


艾伯史密斯


这种名称带来的误解,严重偏离了不确定原理的的物理意义,不确定原理,是海森伯在1927年提出的,经过玻尔等人的修正,是量子力学的重要规律之一。量子力学认为,微观粒子由于具有波粒二象性的性质,就决定了不能同时具有确定的坐标位置以及对应的动量,不确定性也是微观粒子的基本性质。

因此,测不准只是这种物理规律反映出来的测量结果而已,而绝对不是实验限制而无法精确测量,这种不确定性,与仪器无关,更与测量精度无关。

那么宏观物体的不确定如何呢?对于宏观物体的速度与坐标位置的一般是确定的,其不确定性就像宏观物体的物质波波长一样,已经小的可以忽略不计。

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量子实验室


墙上有个开关,你确定不了我是开还是不开,这叫不确定理论,在我没确定之前,开和不开是叠加在一起的,这是薛定谔方程,我开了,另一种状态就是不开,这就是量子纠缠,知道我开了,不管多远另一种状态是没开,这就是量子超距现象。

天啊!原来这个世界随机产生的,对,如什么东西都是因为因果,那这个世界就失去意义了,人的命运也被安排了,也正因为未来不确定,人生才精彩!

人生如果每一种可能你都过一次,你的人生就象一颗树,但你每次只能选择一种,也就一个分枝,在你人生没走完之前有很多可能,每选一次能得到相应的可能,也失去了很多可能,这些不同的可能就是平行空间。

其实都是科学,因为量子是宇宙的基本粒子,这些原理也可以应用到宏观上,而被人应用到神学,哲学的理论上,甚至迷信,邪教的理论中。


1011风清扬101116300


不是的,这与观测技术无关。

时间与空间是物质就是两种基本属性,是物质的一体两面,不可分割的。空间显示了物质的空间占有,时间则是物质的运动变化过程。

时间与空间不能同时显隐,只能一个显性一个隐性,时空本身物质的两面,一体两面,你测一个空间值的时候,另一个时间值只能处于隐性,就难以精确测量。反之也然。

您看,现代量子力学对测不准的定义,空间的包括位置,能动的包括动量,不能同时测定。就是这个意思。

对于宏观物体,这种测不准原理不再使用,因为测不准的范围小到可以忽略不计了。


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