海森堡的测不准原理是怎么回事?
海森堡测不准原理的关系式为:△q·△p≥h╱2π 。
其中,q为位置,p为动量。这个关系式表明,我们无法把任何一种物体的位置和动量两者同时精确地测量下来。你把位置测定得越准确,你所能测得的动量就越不准确,你测得的动量越准确,你所能测定的位置就越不准确。这就是海森堡的‘测不准原理’。
量子力学将人类的视野从宏观世界引入到微观世界。在宏观世界里,我们可以准确地观测到宏观粒子运动的轨迹和测出它运动的速度,从而得知它在任一时刻的位置和动量。但是在微观世界则不能,位置和动量不能同是测定。造成这种结果的原因是观察范围的缩小。
为了说明这一点,我们观察比较下面两个图,甲图为人们在宏观世界的视野范围图,乙图为人们在微观世界的视野范围图。
对于客观世界,我们观察的仅仅只是某一个狭小范围内东西。我们只能细致地看清一定范围内的东西,范围之外的东西我们观察不到。
在甲图中,由于观察的是宏观世界中尺度较大的物体,因此,我们可以准确地观测到某一物体运动的轨迹和测出它运动的速度,从而确定它在任一时刻的位置A和动量B。
在乙图中,由于观察的是微观世界的电子,电子的尺度太小太小了,以致于肉眼无法直接观察,需要借助仪器,因此我们只能在一个非常狭小范围内观察它,于是当你观察到位置A时,动量B就被排出视野范围之外,因而我们无法观察到动量B;但是当你观察到动量B时,位置A又被排出视野范围之外,因而我们无法观察位置A。
位置A和动量B二者不能同时观测确定,是由于观察范围缩小的缘故。
这正如我们看见一棵树,看到了它的全貌树冠和树干,可是当我们要细致地观察它,就得走近它,近到一定的程度,我们只能看见树干而看不见枝叶了,由于观察范围的縮小,枝叶被驱出观察范围之外了。电子的情形也如此,由于观察范围的縮小,当我们观测到位置A时,我们无法观察到动量B;当我们观测到动量B时,我们无法观察到位置A,我们无法把物体的位置和动量两者同时精确地观测到。于是就出现了这样的情形:你把位置测定得越准确,你所能测得的动量就越不准确,你测得的动量越准确,你所能测定的位置就越不准确。这就是海森堡的测不准原理。
海森堡的测不准原理的实质是观察范围的缩小!