量子力学中的粒子位置和动量不可能同时精确测量

2023-06-07 15:01:07 业界科普

量子力学的不确定性原理指出,不能同时精确测量粒子的位置和动量。这是因为在粒子位置的测量过程中,会对其动量进行扰动,从而改变其状态。这个理论由德国物理学家海森堡在1927年提出,它认为粒子位置的不确定性必然大于或等于普朗克常数除以4π,即ΔxΔp≥h/4π。这种不确定性来自两个因素,其中主要的是测量某个东西必然会对那个东西发生扰动,从而改变其状态。

虽然不能同时精确测量粒子的位置和动量,但可以同时在同一位置测得粒子的位置和动量。但在这个位置重复统计测量该粒子(其全同粒子)动量,动量值不是唯一不变的本征值,而是一个动量值的概率分布,即粒子在相同情况下动量不确定。因此,粒子在相同情况下动量值是一个概率分布。

这个不确定性原理只适用于粒子物理学领域,而非宏观物体。经典力学认为物体同时具有确定的位置和速度,但这并不适用于微观粒子。

量子力学发现了微观世界一些特异现象,并不能代表宏观现象。因此,我们不能用微观的事物来描述宏观事物,也不能用宏观的思维去解释微观事物。

虽然每一次测量能够很准确地获得粒子运动的数据,但不能准确预测对于可观察量做单次测量而获得的结果,只能够给出各种可能获得的结果与获得这结果的概率分布,这是因为制备步骤必须遵守不确定性原理。

量子力学的不确定性原理是其基本原理之一,它是量子力学诠释理论的基础。虽然这个理论存在争议,但已成为量子力学的正统理论之一。

总之,量子力学的不确定性原理指出,不能同时精确测量粒子的位置和动量,这是因为测量某个东西必然会对那个东西发生扰动,从而改变其状态。这个理论只适用于微观领域,而非宏观物体。虽然这个理论存在争议,但已成为量子力学的正统理论之一。

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