摘要:微观粒子的位置和速度无法同时确定,量子世界为何拥有如此特性? ,下面是娱乐通小编收集整理的内容,希望对大家有帮助!...
简单说,这就是量子世界的一种固有特性,内在秉性。人类不能决定改变大自然规律,只能去发现大自然规律,然后运动大自然规律为人类服务。
量子世界存在不确定性,也就是所谓的“不确定性原理”,微观粒子的位置和速度(动量)不能同时确定,它们的关系满足一个公式:ΔxΔp≥h/4π
公式表明,微观粒子速度的
不确定性与 位置的 不确定性乘积必然 不小于 一个常数:≥h/4π。如 果一个微观粒子的 速度(或者 位置)确定了 ,意味着 不确定性就是 零,公式就不成立了 。对于
量子力学中的 不确定性,一直以来存在 着不小的 争议,比如 说爱因斯坦与 波尔为首的 哥本哈根学派之间的 辩论。爱因斯坦认为世界是【趣元素】
可测量的 ,可描述的 ,都是 有 规律可循的 ,而波尔的 观点恰恰相反,他认为世界(微观世界)是 不确定的 ,一切都是 随机的 ,只能用概率(波函数)去描述。不确定性原理是
由物理学家海森堡提出来的 ,在 海森堡波尔等物理学家眼里,不确定性是 固有 的 属性,同时也 有 我 们的观测有 关。因为任何形式的观测都势必会影响到微观粒子的状态,会对微观粒子发生扰动,进而改变粒子的存在状态。
我们观测任何事物,不管是用眼睛直接看还是用精密仪器观测,都必须通过光,而光具有波粒二象性。
我
们只能通过 反射出来的 光线才能看到一种物体,而当光照射到一个物体时,一定会对物体自身造成些许的 影响,改变物体的 状态。在宏观世界,由于光线照射到宏观物体的影响非常有限,一般情况下我们都能同时确定物体的速度和位置。
但在微观世界就不一样了,微观粒子的质量非常小,即便是光子也会对微观粒子造成影响,改变其运动状态。
同时,科学家不可能测量到比光的两个波峰之间距离更精确的
尺度,所 以,想要测量到粒子的 更精确的 位置,当然 光的 波长越短越好。但是光的波长越短,意味着动量就越大,对微观粒子的速度影响就越大,速度就越不确定。
这就产生了一个矛盾,就像“鱼和熊掌不可兼得”一样。
事实上,不确定性原理不仅仅体现在位置和
速度的 不确定上,还有 方位角与 动量矩的 不确定性,能量与 时间的 不确定性同样也满足不确定性原理。拿能量与
时间的 不确定性举例子,当能量越确定时,时间就越不确定。当时间越确定时,能量就越不确定。这意味着 在 极短的 确定时间里,能量显得很不确定,理论上能量可以非常高,可以超越“能量势垒”,完成量子隧穿。用宏观世界打个比方,假如
你 最 多可以越过 2米高的 墙,“2米”就是 你 的 “能量势垒”,理论上无路如 何你 都不可能越过 那堵墙。但 按照量子力学不确定性诠释,在 某一个时间里,你 完全有 可能瞬间穿越那堵墙,来到墙的 另一面。只不过 这种事情在 现实中是 不会发生的 ,也 可以理解为发生的 几率实在 太小了 ,小到一定程度,就被认为不可能发生!