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【量子物理】不确定性原理

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基本资料 摘自百度百科
http://baike.baidu.com/view/24947.htm


1楼2012-08-01 11:07回复
    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。本身为傅立叶变换导出的基本关系:若复函数f(x)与F(k)构成傅立叶变换对,且已由其幅度的平方归一化(即f*(x)f(x)相当于x的概率密度;F*(k)F(k)/2π相当于k的概率密度,*表示复共轭),则无论f(x)的形式如何,x与k标准差的乘积ΔxΔk不会小于某个常数(该常数的具体形式与f(x)的形式有关)。
    意义  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(标准差)的乘积必然大于常数 h/4π(h是普朗克常数)是海森堡在1927年首先提出的,它反映了微观粒子运动的基本规律——以共轭量为自变量的概率幅函数(波函数)构成傅立叶变换对;以及量子力学的基本关系(E=h/2π*ω,p=h/2π*k),是物理学中又一条重要原理。


    2楼2012-08-01 11:08
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      海森伯测不准原理  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/4π,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。” 与玻尔的辩论  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。” 玻尔理论  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。


      4楼2012-08-01 11:09
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        小泽不等式及其验证  随着科技进步,20世纪80年代以来,有声音开始指出该定律并不是万能的。日本名古屋大学教授小泽正直在2003年提出“小泽不等式”,认为“测不准原理”可能有其缺陷所在。为此,其科研团队对与构成原子的中子“自转”倾向相关的两个值进行了精密测量,并成功测出超过所谓“极限”的两个值的精度,使得小泽不等式获得成立,同时也证明了与“测不准原理”之间存在矛盾。   日本名古屋大学教授小泽正直和奥地利维也纳工科大学副教授长谷川佑司的科研团队通过实验发现,大约在80年前提出的用来解释微观世界中量子力学的基本定律“测不准原理”有其缺陷所在。该发现在全世界尚属首次。这个发现成果被称作是应面向高速密码通信技术应用和教科书改换的形势所迫,于2012年1月15日在英国科学杂志《自然物理学》(电子版)上发表。


        7楼2012-08-01 11:12
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          因为各种原因不敢在车上睡觉,来看看帖子。表示这些东西理科生看不懂


          来自Android客户端8楼2013-09-30 12:41
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