2.9 1927年,海森堡提出了測不準原理
1927年海森堡發表了《關于量子論的運動學和動力學的直觀內容》論文。他在論文中分析了微觀粒子的位置、速度和能量軌道等基本概念之后,提出了測不準原理:在經典力學中,一個質點的位置和動量是可以同時精確測定的;而在微觀世界中要同時精確測定粒子的位置和動量是不可能的,其精確度受到一定的限制。海森堡還給出了測不準關系式,為經典力學和量子力學的應用范圍劃出了明確的界限。
測不準原理又稱不確定性原理,它告訴我們如果把電子速度(或動量)p測量得百分之百地準確,也就是Δp=0,那么電子位置q的誤差Δq就要變得無窮大(Δq→∞)。也就是說,假如我們了解一個電子動量p的全部信息,那么我們就同時失去了其位置q的所有信息;反之亦然。魚和熊掌不能兼得,不管科技多么發達都一樣。就像你永遠造不出永動機,你也永遠造不出可以同時準確探測到全部p和q的顯微鏡。
為什么會這樣呢?這好比我們用一支粗大的測量海水溫度的溫度計去測一杯咖啡的熱量,溫度計一放進去,同時要吸收掉不少熱量,所以我們根本無法測量杯子里原來的溫度。而作為微觀粒子(如原子)內的能量如此之小,任我們制成怎樣精確的儀器,也會對它有所干擾。觀測者及其儀器永遠是被觀測現象的一個不可分割的部分,一個孤立自在的物理現象是永不存在的,這便是“測不準原理”。我們生活在這個物理世界,身在此山中,難識廬山真面目。