关于量子力学不确定性原理

2025-02-12 01:59:47

推荐回答（5个）

回答1：

��不确定性原理就是“测不准原理”：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。
��这不是说“我们无法精确地测量粒子的状态”，而是“我们无法同时精确地获得粒子状态的各个量”，追求某个状态量的精确是可以的，但会影响其它相关量的精确获得。
��“测不准原理”的本质是：测量一个量总要建立在对这个量施加影响的基础上，那么无论如何也无法做到绝对精确！想测得一个量越精确就要牺牲另一个相关量的越不精确为代价。如，我想知道你的想法，但又不能对你的想法有任何影响，这不可能同时做到。因为，我想知道你的想法就要和你交流，交流肯定会对你的想法有影响（至少你会想把问题告诉我），就不能不影响你的想法。
��“测不准原理”反映的是微观粒子运动的基本规律，不会因为科技的发展而改变。

��决定论（又称拉普拉斯信条）是一种认为自然界和人类社会普遍存在客观规律和因果联系的理论和学说。
��量子力学的解释涉及许多哲学问题，其核心是因果性和物理实在问题。按动力学意义上的因果律说，量子力学的运动方程也是因果律方程，当体系的某一时刻的状态被知道时，可以根据运动方程预言它的未来和过去任意时刻的状态。
��但量子力学的预言和经典物理学运动方程(质点运动方程和波动方程)的预言在性质上是不同的。在经典物理学理论中，对一个体系的测量不会改变它的状态，它只有一种变化，并按运动方程演进。因此，运动方程对决定体系状态的力学量可以作出确定的预言。
��但在量子力学中，体系的状态有两种变化，一种是体系的状态按运动方程演进，这是可逆的变化；另一种是测量改变体系状态的不可逆变化。因此，量子力学对决定状态的物理量不能给出确定的预言，只能给出物理量取值的几率。在这个意义上，经典物理学因果律在微观领域失效了。
��据此，一些物理学家和哲学家断言量子力学摈弃因果性，而另一些物理学家和哲学家则认为量子力学因果律反映的是一种新型的因果性——几率因果性。量子力学中代表量子态的波函数是在整个空间定义的，态的任何变化是同时在整个空间实现的。
��个人认为，既然存生“决定论”，就应该存在“非决定论”。心理学中的决定论认为，人的一切活动，都是先前某种原因和几种原因导致的结果，人的行为是可以根据先前的条件、经历来预测的。这不是很死板吗？非决定论则否认自然界和人类社会普遍存在着客观规律和必然的因果联系，认为事物的发展、变化是由不可预测的、事物内在的“自由意志”决定的。心理学中的非决定论认为，人的一切行为是由个体的目的所决定的，个体有选择的自由，个体的选择、意向、决定不受客观条件的制约，也不存在必然的因果关系。这样，“决定论”和“非决定论”共同构成了完美的大千世界。
��“决定论”意味着规律，“非决定论”意味着变数。量子力学中的概率大的（如核外电子轨道）就是“决定的”，还存在更多的几率态，就是“非决定的”。我们生活的世界就是这样由“决定的”规律和“非决定的”因素存在着，我们要理解世界，就追求“决定的”，但生活无时不是充满“非决定的”。

回答2：

量子力学中的不确定性和决定论是互相对立又互相互补的，不确定性讲的是“共轭量”，如动量和位置，能量与时间，当我们观测其中的一个量时，另一个量的不准确性就变为无穷大，即我们失去了对它的全部信息。这就是不确定性。而决定论则是说我无论在什么时候都可以知道（假使我有足够的计算量和技术）宇宙中从古至今的一切，甚至可以严格的推出以后的，可是，我们的决定论如今已离我们远去，蝴蝶效应，混沌（也属于不确定原理）把这个世界搞得一塌糊涂。所以说，我们无法精确的得到一个微观粒子的动量与位置，这不是我们的错，是上帝不允许我们知道这个世界的全部秘密（经典物理中如果这样说，会挨打的）。然而，不确定性在宏观上已经是可以忽略的一个值，所以我们不应担心他会影响到我们的生活。我个人不相信不确定原理，这个我会证明的。假使有一天，我们突破了上帝的允许，精确的指导了每个粒子的精确状态，并且有了充分的计算力，预测每一个粒子的未来和探究其过去，当然是可行的了。
最后，我简述一下我的证明：
粒子在我们没有观测它的时候会按照波函数散开，而当我们观测它时，波函数即坍缩成为粒子状态，可我们如果已经知道了测量结果（在未观测前），波函数由该如何进行坍缩？这个过程并不是随机的，而是已经确定的了。（我只是一个中学生，如果我的话不严谨，请指出，谢谢）

回答3：

又名“测不准原理”、“不确定关系”,英文"Uncertainty principle"，是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于1927年提出。
该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。测量一对共轭量的误差的乘积必然大于常数 h/2π （h是普朗克常数）是海森伯在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律，是物理学中又一条重要原理。

海森伯在创立矩阵力学时，对形象化的图象采取否定态度。但他在表述中仍然需要“坐标”、“速度”之类的词汇，当然这些词汇已经不再等同于经典理论中的那些词汇。可是，究竟应该怎样理解这些词汇新的物理意义呢？海森伯抓住云室实验中观察电子径迹的问题进行思考。他试图用矩阵力学为电子径迹作出数学表述，可是没有成功。这使海森伯陷入困境。他反复考虑，意识到关键在于电子轨道的提法本身有问题。人们看到的径迹并不是电子的真正轨道，而是水滴串形成的雾迹，水滴远比电子大，所以人们也许只能观察到一系列电子的不确定的位置，而不是电子的准确轨道。因此，在量子力学中，一个电子只能以一定的不确定性处于某一位置，同时也只能以一定的不确定性具有某一速度。可以把这些不确定性限制在最小的范围内，但不能等于零。这就是海森伯对不确定性最初的思考。据海森伯晚年回忆，爱因斯坦1926年的一次谈话启发了他。爱因斯坦和海森伯讨论可不可以考虑电子轨道时，曾质问过海森伯：“难道说你是认真相信只有可观察量才应当进入物理理论吗？”对此海森伯答复说：“你处理相对论不正是这样的吗？你曾强调过绝对时间是不许可的，仅仅是因为绝对时间是不能被观察的。”爱因斯坦承认这一点，但是又说：“一个人把实际观察到的东西记在心里，会有启发性帮助的……在原则上试图单靠可观察量来建立理论，那是完全错误的。实际上恰恰相反，是理论决定我们能够观察到的东西……只有理论，即只有关于自然规律的知识，才能使我们从感觉印象推论出基本现象。”

海森伯在1927年的论文一开头就说：“如果谁想要阐明‘一个物体的位置’（例如一个电子的位置）这个短语的意义，那么他就要描述一个能够测量‘电子位置’的实验，否则这个短语就根本没有意义。”海森伯在谈到诸如位置与动量，或能量与时间这样一些正则共轭量的不确定关系时，说：“这种不确定性正是量子力学中出现统计关系的根本原因。”

海森伯测不准原理是通过一些实验来论证的。设想用一个γ射线显微镜来观察一个电子的坐标，因为γ射线显微镜的分辨本领受到波长λ的限制，所用光的波长λ越短，显微镜的分辨率越高，从而测定电子坐标不确定的程度△q就越小，所以△q∝λ。但另一方面，光照射到电子，可以看成是光量子和电子的碰撞，波长λ越短，光量子的动量就越大，所以有△p∝1/λ。经过一番推理计算，海森伯得出：△q△p＝h/4π。海森伯写道：“在位置被测定的一瞬，即当光子正被电子偏转时，电子的动量发生一个不连续的变化，因此，在确知电子位置的瞬间，关于它的动量我们就只能知道相应于其不连续变化的大小的程度。于是，位置测定得越准确，动量的测定就越不准确，反之亦然。”

海森伯还通过对确定原子磁矩的斯特恩-盖拉赫实验的分析证明，原子穿过偏转所费的时间△T越长，能量测量中的不确定性△E就越小。再加上德布罗意关系λ＝h/p，海森伯得到△E△T＜h，并且作出结论：“能量的准确测定如何，只有靠相应的对时间的测不准量才能得到。”

海森伯的测不准原理得到了玻尔的支持，但玻尔不同意他的推理方式，认为他建立测不准关系所用的基本概念有问题。双方发生过激烈的争论。玻尔的观点是测不准关系的基础在于波粒二象性，他说：“这才是问题的核心。”而海森伯说：“我们已经有了一个贯彻一致的数学推理方式，它把观察到的一切告诉了人们。在自然界中没有什么东西是这个数学推理方式不能描述的。”玻尔则说：“完备的物理解释应当绝对地高于数学形式体系。”

玻尔更着重于从哲学上考虑问题。1927年玻尔作了《量子公设和原子理论的新进展》的演讲，提出著名的互补原理。他指出，在物理理论中，平常大家总是认为可以不必干涉所研究的对象，就可以观测该对象，但从量子理论看来却不可能，因为对原子体系的任何观测，都将涉及所观测的对象在观测过程中已经有所改变，因此不可能有单一的定义，平常所谓的因果性不复存在。对经典理论来说是互相排斥的不同性质，在量子理论中却成了互相补充的一些侧面。波粒二象性正是互补性的一个重要表现。测不准原理和其它量子力学结论也可从这里得到解释。

回答4：

其实这是因为我们通过所谓的测量导致的...

更一般的说其实这个测量并不是建立在普通的3唯或者4唯的时空中的测量

而是在n唯的Hillbert空间中的测量，这个空间中的基矢量都是正交的...

由于量子力学的前提假设中有一条是要求所得到的波函数的平方式概率，所以要求定义态矢量是平房可积分的..那么最自然的空间就只能是lp(p=2)的空间也就是Hillbert空间了...

至于为什么是不确定呢？其实不确定就是因为在普通的Descartes坐标中动量和位置是关联的自然无法测量准确，而在Hillbert空间中本质上时可以测量准确的..但是实际上这也是在不同的基矢的前提下的，所以实际上同时测量本身就是无意义的...

所以说本质上与技术无关..微观粒子是非决定论的...这也是我们区分微观和宏观的所谓的大和小的界限
微观的粒子只有统计效果成为宏观的才是所谓的决定...

本质上不可能精确测量每一个粒子..粒子是要符合全同性的...

回答5：

动量p和位矢r是确定粒子状态的两个量。
而量子力学中海森堡证明通过测量无法同时确定这两者。记p的误差为dp，r的误差为dr，则dp*dr>=h/（4*pi）(pi=3.14159265...,h为普朗克常数)。测量完全精确的时候dp*dr=h/（4*pi）

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