第十六节 不确定性原理

一、不确定性原理介绍

量子力学关于物理量测量的原理，表明粒子的位置与动量不可同时被确定。它反映了微观客体的特征。该原理是德国物理学家沃纳·卡尔·海森堡于1927年通过对理想实验的分析提出来的，不久就被证明可以从量子力学的基本原理及其相应的数学形式中把它推导出来。根据这个原理，微观客体的任何一对互为共轭的物理量，如坐标和动量，都不可能同时具有确定值，即不可能对它们的测量结果同时作出准确预言。长久以来，不确定性原理与另一种类似的物理效应（称为观察者效应）时常会被混淆在一起。

在量子力学里，不确定性原理（uncertainty principle）表明，粒子的位置与动量不可同时被确定，位置的不确定性与动量的不确定性遵守不等式。

对于两个正则共轭的物理量P和Q，一个量愈确定，则另一个量的不确定性程度就愈大，其数值关系式可表示为△P·△Q≥h式中h是普朗克常量。时间和能量之间，也存在类似的关系。                  测不准原理突破了经典物理学关于所有物理量原则上可以同时确定的观念。但在对它的进一步理解上，在物理学家和哲学家中存在着不同的看法。

其中，在对其物理根源的理解方面主要有两类看法：一类认为，该原理所反映的是单个微观粒子的特征，是对于它的一对正则共轭变数共同取值的限制，其不确定性的来源可以理解为微观体系同观察仪器相互作用的结果；另一类看法认为，它是量子系统的特征，是同时制备的大量微观体系的统计散差原则。已有的实验证据还不足以对这两种看法作出决定性的判断。

维尔纳·海森堡于19维尔纳·海森堡27年发表论文给出这原理的原本启发式论述，因此这原理又称为“海森堡不确定性原理”。跟据海森堡的表述，测量这动作不可避免的搅扰了被测量粒子的运动状态，因此产生不确定性。同年稍后，厄尔·肯纳德（Earl Kennard）给出另一种表述。隔年，赫尔曼·外尔也独立获得这结果。按照肯纳德的表述，位置的不确定性与动量的不确定性是粒子的秉性，无法同时压抑至低于某极限关系式，与测量的动作无关。这样，对于不确定性原理，有两种完全不同的表述。追根究柢，这两种表述等价，可以从其中任意一种表述推导出另一种表述。

长久以来，不确定性原理与另一种类似的物理效应（称为观察者效应）时常会被混淆在一起。观察者效应指出，对于系统的测量不可避免地会影响到这系统。为了解释量子不确定性，海森堡的表述所援用的是量子层级的观察者效应。之后，物理学者渐渐发觉，肯纳德的表述所涉及的不确定性原理是所有类波系统的内秉性质，它之所以会出现于量子力学完全是因为量子物体的波粒二象性，它实际表现出量子系统的基础性质，而不是对于当今科技实验观测能力的定量评估。在这里特别强调，测量不是只有实验观察者参与的过程，而是经典物体与量子物体之间的相互作用，不论是否有任何观察者参与这过程。

类似的不确定性关系式也存在于能量和时间、角动量和角度等物理量之间。由于不确定性原理是量子力学的重要结果，很多一般实验都时常会涉及到关于它的一些问题。有些实验会特别检验这原理或类似的原理。例如，检验发生于超导系统或量子光学系统的“数字－相位不确定性原理”。对于不确定性原理的相关研究可以用来发展引力波干涉仪所需要的低噪声科技。

二、疑点：

1.不确定性原理是粒子的位置与动量不可同时被确定。从命题看是一个测量问题，是测不准。一个测量问题，如何得到了粒子的性质？我们测不准并不能代表粒子的位置与动量就不确定。这两个概念就不对，偷换了概念。

2.不确定性原理中篡改了不确定的概念，不确定是指要么A要么B;A或B，是A和是B不能确定，而海森堡偷换了概念，引入了叠加，把A或B偷换成了A和B的叠加态。A或B是不确定的，而A和B是确定的，两者有本质的区别。请问海森堡大神，如果是A和B的叠加态，问题就变成了确定的状态，那么你到底是不确定性原理还是确定性原理。