【量子力学视频】量子力学的测不准原理是个啥?通俗的给你解释一遍!

2020-05-05 - 量子力学

接触过量子力学的人都知道,量子力学中有一个怪异的现象,那就是测不准原理。好吧,这其实是当初翻译时的误解,确切的来说应该是不确定性原理,是由海森堡首先提出的。

不确定性原理准确的来说,就是微观粒子的动量和位置不能同时测量到。这对于习惯了经典力学思维的人来说 还不得翻了天,怎么可以这样呢?他们会认为之所以粒子的动量和位置测不准,是因为人类的观察仪器的精度达不到要求。可事实真的是这样的吗?

量子力学视频

海森堡提出了量子力学中的不确定性原理,于是他的直觉便产生了这样一个想法。他认为之所以会这样,源于人类测量微观粒子的唯一手段就是观察,观察就得用工具,这个工具便是 用电磁波去探测微观粒子,由于我们所用的探测工具——电磁波和被探测的微观粒子 在能量和质量的数量级上相差不是很大,所以探测工具对探测对象的扰动相对于宏观世界就明显的多。

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我们知道,越想测量微观粒子的位置精确度,就越要用波长短的电磁波去探测,而波长越短,频率就越大,动量就越大,自然对探测对象的扰动就越大,你越想 更精确的测量粒子的位置,其粒子的动量就越不精确。

这是海森堡最早设想的理想实验 是对测不准原理的非量化解释,然而 事实证明这种解释是不正确的!

下面我们拒绝使用一切物理公式和术语,尽可能的让大家都看得懂测不准原理的实质! 目前对于不确定原理 最主流 的解释便是玻尔的互补原理。这个原理我打算不用 物理实验去解释,这样难免会让一部分读者懵逼,其实这是一种广泛的思维方式,这种思维发生在每个人的脑海中,只是大家都忽略了而已!那么它究竟是什么呢?

假如一个事物只有两面,比如小明是个长得很帅的人,同时他的学习很差。他同时具有这两面的特征。那么作为一个外人去观察小明,会知道小明很帅但同时学习差。当观察者把绝大部分精力放在观察小明为什么这么帅?他或许会得出,小明的父母都很漂亮,小明的基因得到了遗传,还有什么保养饮食等更细致的原因。

但不要忘了 观察者的注意力是固定的,他把精力全部投入到观察小明的帅,就会得到小明帅的更多精确的因素,那自然就忽略了对小明学习差的观察,当观察者又把注意力投入到对小明学习差的研究上,或许会得到 小明不喜欢理科,从小叛逆等更细致的原因。

当观察者 研究小明长得帅的更深层级的原因时,代价就是损失对小明学习差的研究。所以当 我们对事物的 某一面观察更细致时,对另一面的观察就越不细致。当我们同时观察事物的两面时,对每一面的观察程度都不如单独观察这一面时细致。

这时候你再回头看看测不准原理,我们越是要观察粒子位置的精确度,那么粒子的动量就越观察不精确,反之亦然。这种现象的物理术语就叫——量子观察坍缩。

粒子本身就是同时处于两种叠加状态,也就是小明的本身就是具有两面性的,你不去观察,人家本来就好好的,同时处于两种状态。当你观察一个状态时,另一个状态就像消失了一样,你越精确的观察一种状态,另一种状态就越模糊!

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