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    測不準原理,到底是儀器問題測不準,還是其他原因?

    測不準原理,到底是儀器問題測不準,還是其他原因?

    首先,這個名字很容易讓人誤解,會認為“之所以測不準,是因為我們的測量問題”。但事實上并非如此。所謂的“測不準原理”更嚴謹?shù)慕蟹☉撌恰?span id="8uat9qt" class="wpcom_tag_link">不確定性原理”。

    簡單來講,海森堡提出來的“測不準原理”(不確定性原理),并不是方式方法的問題,當然也不是一起的問題,而是量子世界的固有屬性,內(nèi)在秉性,量子世界的一切就是不確定的,與測量方式方法沒有任何關(guān)系,無論多么精確的測量儀器,結(jié)果都是一樣的。

    不確定性原理,用公式表達就是:ΔxΔp h/4π

    如何理解這個公式了,其實并不難。Δx位置的不確定性(變化值),Δp動量(速度)的不確定性,h為普朗克常數(shù),π是圓周率。

    說到量子力學,我們通常會聽到這種觀點:無法同時確定微觀粒子的位置和速度。為何會這樣呢?

    其實公式中已經(jīng)表現(xiàn)出來了。位置不確定性與速度不確定性的乘積必須大于等于一個常數(shù),而這個常數(shù)是大于零的常數(shù)。雖然普朗克常數(shù)h很小,但再小也是大于零的。

    這就意味著位置不確定性與速度不確定性兩者都不能是零,否則公式就不成立了。不確定性不能為零,意味著微觀粒子就是不確定的。

    其實在宏觀世界,這個公式也是成立的,只不過由于宏觀世界的物體質(zhì)量都很大(相比微觀粒子),所以Δx與Δp都會很大,無論如何公式都是成立的。

    除了位置與速度有這種關(guān)系,能量時間同樣有這樣的關(guān)系,用公式表達就是ΔEΔt h/4π,ΔE代表能量的不確定性(變化值),Δt時間的不確定性。

    其實能量與時間的這種不確定性才是量子力學的最大奧秘所在。量子世界里的詭異現(xiàn)象,比如說量子隧穿效應,還有量子漲落現(xiàn)象等都可以通過能量與時間的這種不確定性關(guān)系推導出來。

    簡單講,當Δt足夠小的時候,ΔE可以變得非常大,言外之意就是,在足夠短的時間內(nèi),能量的變化值可以非常大,這也是為什么微觀粒子有一定的幾率穿越能量勢壘的限制,瞬間穿越我們認為不可能的勢壘限制,實現(xiàn)量子隧穿。

    用宏觀世界理解量子隧穿是這樣的,你要翻過一座山,就必須從山腳爬到山頂,然后再回到山腳下,這個過程中你需要消耗能量來完成,這個能量就是“能量勢壘”,只有達到或者超過這個“勢壘”你才能翻過那座山。

    但是按照量子力學的思維,在足夠短的時間內(nèi),你有一定幾率瞬間穿過到山的另一邊,不需要爬到山頂。就像在現(xiàn)實世界面對一堵10米高的墻,無論如何你都翻越不過去,但只要時間足夠短,你就有一定幾率直接穿過那堵墻。

    說白了,在時間足夠短的情況下,任何事情都會發(fā)生,而且最終一定會發(fā)生。

    理解了這點,真空中的量子漲落現(xiàn)象就很好理解了,在極短的時間內(nèi),虛粒子對可以憑空出現(xiàn),然后瞬間湮滅歸還能量,這并不違反能量守恒定律。

    量子漲落現(xiàn)象,可以幫助我們更好地理解宇宙大爆炸時的“無中生有”。當Δt足夠小的時候(時間變化足夠小),ΔE(能量變化)就可以無限大,理論上甚至可以達到引發(fā)宇宙大爆炸。只不過這種情況發(fā)生的幾率非常小,而且需要極其漫長的時間才有可能發(fā)生一次。但按照量子力學的詮釋,任何有可能發(fā)生的事情,最終一定會發(fā)生。而在宇宙大爆炸之前是沒有時間的,所以宇宙大爆炸的發(fā)生注定是必然的!

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