量子力學的測不準原理是因為現在裝置儀器精度問題導致的嗎?

量子力學的測不準原理是因為現在裝置儀器精度問題導致的嗎?物理思維2018-10-23 17:36:05

量子力學的測不準原理和儀器精度無關,與如何測量無關。換句話說,即便我們的儀器是無限精確的,即便對“全知、全能的上帝”而言,也存在測不準原理。為了避免以上誤會,現在物理學家更喜歡說不確定關係,而儘量不說測不準原理。

量子力學的不確定關係說的是:

兩個互相不對易的物理量,比如位置(x)和動量(p),我們無法同時精確地知道它們的取值,我們完全精確地知道位置的取值,意味著我們完全不知道動量的取值,它們取值的不確定度滿足不確定關係:

量子力學的測不準原理是因為現在裝置儀器精度問題導致的嗎?

“位置-動量”不確定關係只是很多對不確定關係中的一對,還有很多這樣的例子,常見的有角動量的x分量和角動量的y分量等等。

並不是所有的算符在量子力學中都是不對易的,比如位置的x分量和位置的y分量,角動量的平方和角動量的z分量等就是對易的。

量子力學的測不準原理是因為現在裝置儀器精度問題導致的嗎?

角動量的準經典模型,其實這個模型就是個圖示,並不是嚴謹的量子理論。它展示了一個角動量j飛快地圍繞z軸旋轉,這樣角動量在x,y方向上的投影是完全不確定的,但j的z分量以及j的長度(對應j的平方)卻是完全確定的,即:對後兩個物理量不存在不確定原理。

換句話說,如果我們測量粒子的位置,它的x分量,y分量和z分量就可以同時取確定值,這和我們實驗中能否測出來是兩回事,因為在實驗中真實的物理儀器在測量的時候總是有誤差的。

在理論上,我們說位置的x,y,z分量可以同時取無限精確的值,粒子的角動量的平方和角動量z分量可以同時取無限精確的值,並不存在測不準關係(不確定原理),這是量子世界的事實。

量子力學的測不準原理是因為現在裝置儀器精度問題導致的嗎?使用者62291535312018-10-24 17:59:51

不是這樣的。不確定原理是和實驗儀器,人的經驗能力沒有關係的,是內稟屬性。如果你和這個物理客體沒有任何物質交換,那你無法獲得任何資訊,哪怕只是看一眼。所以這種觀測影響是無法消除的。由於可觀測量才是有意義的,所以這種不確定性是始終伴隨的。最早是海森堡提出的,結果是狄拉克給出的。常見的對易關係包括座標,動量,能量,時間,自旋角動量,軌道角動量,總角動量等等。