在量子力學中,如何用實驗證明「測不準」原理

時間 2021-08-30 16:55:41

1樓:手機使用者

測不準就是對實驗結果的描述而已,不是證明出來的。

你說的那個方法,只是一部分人對實驗結果的理解,因為它最簡單最接近巨集觀粒子的運動狀況,所以接受的人多。

測不準和波粒二象性練習不大,但都是對未觀測的粒子狀態的一種描述,波粒二象性也是對實驗結果的描述,不是證明出來的,無法證明。

測不準和波粒二象性是因為,測量工具必須比測量物件更精確才能做直接測量,因為測量的已經是基本粒子,所以沒有更精確的觀測工具。

如果有一個上帝,他有更精確的測量工具,他就能換一種方式描述這些物理現象。但是這樣組成上帝和他的測量工具的基本粒子又如何去測量呢?所以基本粒子就無法精確測量,否則它就不是基本粒子。

2樓:三國殺大師

量子力學就是已實驗為基礎建立起來的理論,最基本的測不準原理等等前提假設恰恰都是在實驗和實踐中得出的前提假設條件,所以說測不準原理是個量子實驗的結論和總結。量子力學的實驗基礎實際上也不相對論要好,所以其實量子力學的理論體系更加完善。應用目前也更廣。

對於微觀粒子的測不準,2樓的比喻非常好,當你要測量物體的尺度和你所擁有的測量工具的最小的刻度相當或還小的時候,你已經到了一個目前所能達到的極限,測不準是必然的結論。如果上帝能進一步的縮小尺子,也仍會有更小的粒子。正如數學上哥德爾的不完備定律,任何一個體系都不能是自我完備的,總需要一個更大的體系去支援。

然後通過統計學的手段和波函式等工具,我們可以較好的瞭解和理解整個微觀世界。這也正是量子力學的奧妙支援之處。

另外,相對論和量子力學並不是矛盾的,只是在不同適用條件下,不同的應用罷了。理解並建立他們的矛盾和統一更是很有意義的啊。

3樓:木器時代

其實我一直對玻爾的量子力學持懷疑態度,支援愛因斯坦的觀點。

量子力學的測不準原理將導致不可知論嗎

4樓:匿名使用者

首先,不可知論認為世界是不可以認識的(絕對的不可知論)如休謨或不能正確認識的(相對不可知論)如康德.可知論認為世界是可以認識而且可以正確認識的.唯物主義(包括馬克思主義哲學)都是可知論.

既然唯物主義認為在人的感覺之外有一個物質世界,那世界當然是可知的,不然人怎麼知道它存在於人的感覺之外呢?其次,馬克思主義認識論在認為能夠正確認識世界的同時,也強調認識是一個無限發展的過程,從實踐到認識,從認識到實踐,如此迴圈往復,以至無窮,換言之,認識是沒有盡頭的.但這並不是傾向於不可知論.

一個人不能認識的,他人可能認識;這一代人不能認識的,後人能夠認識.不要認為認識沒有頂點是壞事,其實正因為認識沒有頂點,人們才永遠有前進方向和動力.第三,測不準原理是說不可能測得百分百精確,但越來越精確還是能做到的,這就像y=1/x的影象,永遠達不到x軸和y軸,但影象無限趨近於兩軸.

與此相聯絡的就是真理的絕對性和相對性.真理的絕對性是說1真理包含著不以人的意志為轉移的東西,2真理每前進一步都是向事物本來面目的逼近.真理的相對性是說,真理沒有盡頭,1從廣度上說要不斷拓展,2從深度上說要不斷深化.

所以,測不準原理與馬克思主義認識論並不矛盾.

2.測不準原理是量子力學的基礎,它說的是在一個量子力學系統中,一個粒子的位置和它的動量不可被同時確定。精確地知道其中一個變數的同時,必定會更不精確地知道另外一個變數。

但研究人員認為,在不久的未來量子儲存器出現之後,利用量子儲存器一對糾纏態的粒子能夠被同時精確測量位置和動量。

根據發表在《自然物理學》雜誌的一篇**,研究人員聲稱一種量子儲存器或能打破海森堡測不準原理的限制。研究人員指出,當兩個粒子糾纏,對其中一個粒子的一個變數的閱讀會導致這對粒子的波函式坍縮,從而給予所有變數有限的值選擇。因此,通過利用量子糾纏的過程,使用兩個粒子去計算出一個粒子的完整量子態是完全可能的,他們可以測量出不能同時精確測量的位置和動量值。

測量也許不是十分精確,但這無疑打破了海森堡測不準原理的限制。

5樓:土豆門

海德堡測不準定則定則是基石,愛因斯坦到死都沒能想出如何打破他來恢復因果鐵則,你告訴我要破了?黑人問號

6樓:匿名使用者

不知而知是真知。

測不準原理跟波粒二相性(可以相互推導)的哲學意義是等價的,不是觀測的擾動問題。是因為我們所有的中學物理,基礎假定中的質點(有自性的點)和剛體的概念是理想化和不存在的。

唯物主義基於現代物理對物質的定義中物質是(離不開)運動的,潛在含有同一時刻(時間是相對假象),物質是在此又在彼(空間是相對假象)的。跟佛教中的物質定義非常接近(印順《中觀論頌講記》)區別在於佛教中的物質是無自性(虛幻的現象存在)的,是剎那(時間相對)流及他性的。

所以本質法無我,無自性。就是無常,剎那遷異。所有的事物即真(概率波)空,即俗(粒子)假。

因為概率波的不可思維觀察思議真空,那麼存在也是遍法界存在的(只不過概率小而已,《華嚴經》講一塵出生法界遍),

只要沒有觀察思維(言語道斷,心行處滅),它就是自在真如狀態的,是不知而知的。所以萬物這種狀態是 一體同源 不二(處於量子糾纏 互相待立,《華嚴經探玄記》 稱作 12 緣起生滅縛觀,互相縛住彷彿存在的假象。彼此以對方存在為前提的虛假存在)的,可以超距作用。

因為貓的生死也跟 時間-空間-物質微粒(根據 minkovsky 對相對論的推論,一切本質(概率波存在)都在光速運動,時空物質相互依立) 一樣是一種虛妄的假象。我們每個人其實都是時時刻刻剎那新陳代謝,生生死死的。所以死也是一種假象,因為死後不是斷滅的什麼都沒有,一剎那在法界另外的時處馬上有新的如幻生起。

一旦即入無我無觀察思維的不二狀態,一切都是一個的 他維(分身)展現。所以可以一毛端見塵沙國土。也可以度百千劫(世界成壞週期)猶如彈指(毫秒)。

為什麼量子力學的測不準原理不包含質量?

7樓:阿西妹妹

不確定性原理限制了我們對一個量子系統的瞭解,但結果的不確定性並不完全是測量行為導致的。

和學生們所學的相反,旁觀者並不總能感覺到量子不確定性。一項新實驗證實,對一個量子系統的測量不一定會導致不確定性。研究推翻了大量關於量子世界為何如此不可知的解釋,但可探測的最小尺度的基本極限仍然不變。

海森堡測不準原理是量子力學的一塊基石。簡單地說,這個原理導致我們對量子世界的探索有一個基本的極限。例如,你越是確定某個粒子的位置,就越不能確定它的動量,反之亦然。

這個極限被表述為一個方程,在數學上很容易證明。

海森堡有時把測不準原理稱為進行測量的一個難題。他最著名的思想實驗是對一個電子拍照。為了拍攝**,科學家可能要向電子的表面發射一顆光子。

這會暴露電子的位置,但光子也會把能量傳遞給電子,使它發生位移。探測電子的位置會不確定地改變它的速率,而測量行為引發的不確定性足以讓這個原理成立。

物理系學生在入門課上仍然在通過學習測量干擾來理解測不準原理,但人們發現這不一定是對的。加拿大多倫多大學的艾弗瑞·斯坦恩博格(aephraimsteinberg)和他的團隊對光子進行了測量,發現測量行為引發的不確定性可能小於海森堡測不準原理的要求。不過,我們對光子性質的整體瞭解中包含的不確定性仍然高於海森堡原理的下限。

巧妙的測量

斯坦恩博格的團隊並沒有測量光子的位置和動量,而是兩個不相干的性質:光子的偏振狀態。在這種情況下,在一個面上的偏振本質上是和另一個面上的偏振狀態相互聯絡的,根據海森堡測不準原理,我們對這兩種狀態的確定了解有一個極限。

研究者「稍微」測量了光子在一個面上的偏振狀態,這種測量既不會干擾光子,又足以大致瞭解它的偏振方向。然後,他們測量了光子在另一個平面上的偏振狀態。最後,他們精確測量了光子在第一次測量的平面上的偏振狀態,看看它是否受到了第二次測量的干擾。

多次進行實驗之後,研究者發現測量一個偏振狀態對另一個狀態造成的干擾不一定像測不準原理預言那麼多。在最有利的情況下,干擾是測不準原理所預言的一半。

斯坦恩博格說:別太激動——測不準原理還是對的。「最後,你還是無法同時準確得知兩種量子態。

」但實驗顯示,測量行為不一定是導致結果不確定的原因。他說:「如果系統中本身就包含了很多不確定性,那測量結果的不確定性不一定全部是測量行為導致的。

」最新實驗第二次進行了小於不確定極限的測量。今年早些時候,奧地利的維也納科技大學的一位物理學家長谷川宇治(yujihasegawa)測量了中子的自旋,結果的不確定性小於假設系統中所有的不確定性都由測量導致的**結果。

但最新的研究成果最清晰地解釋了海森堡原理解釋的錯誤。澳大利亞布里斯班的格里菲斯大學的一位理論物理學家霍華德·維斯曼(howardwiseman)說:「這是海森堡測量干擾不確定原理的最直接的實驗證明。

這很可能對教科書的作者們有用,讓他們知道簡單地把測量和干擾聯絡起來是錯誤的。」

不過,要動搖古老的「測量導致不確定」的解釋也許很難。甚至在進行實驗之後,斯坦恩博格仍然在最近留給學生的一份作業中提出了一個測量如何導致不確定的問題。他說:

「直到批改作業的時候,我才意識到我的題目是錯的。現在我要小心點了。」

8樓:他咯兔卡

因為量子力學對重量的研究不深入

9樓:林裡有鹿有孤獨

從這個角度說,包含質量的不確定關係是存在的。湯川秀樹曾用這個關係估算過介子的質量。

10樓:隴東槍

因為你不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度,粒子位置的不確定性,必然大於或等於普朗克常數(planck constant)除於4π(δxδp≥h/4π),這表明微觀世界的粒子行為與巨集觀物質很不一樣

11樓:

因為微觀粒子的動量和位置不能同時測量到

12樓:百小度

這只是個原理,而不是定理或公式

13樓:

不確定性原理準確的來說,就是微觀粒子的動量和位置不能同時測量到。這對於習慣了經典力學思維的人來說 還不得翻了天,怎麼可以這樣呢?他們會認為之所以粒子的動量和位置測不準,是因為人類的觀察儀器的精度達不到要求。

14樓:你的老友紀

他研究的不是質量的問題,而是能量

為什麼在量子力學裡,位置測量越準,動量測量就越不準呢?

15樓:匿名使用者

海森伯測不準原理是通過一些實驗來論證的。

設想用一個γ射線顯微鏡來觀察一個電子的座標,因為γ射線顯微鏡的分辨本領受到波長λ的限制,所用光的波長λ越短,顯微鏡的解析度越高,從而測定電子座標不確定的程度△q就越小,所以△q∝λ。但另一方面,光照射到電子,可以看成是光量子和電子的碰撞,波長λ越短,光量子的動量就越大,所以有△p∝1/λ。經過一番推理計算,海森伯得出:

△q△p≥h/4π。海森伯寫道:「在位置被測定的一瞬,即當光子正被電子偏轉時,電子的動量發生一個不連續的變化,因此,在確知電子位置的瞬間,關於它的動量我們就只能知道相應於其不連續變化的大小的程度。

於是,位置測定得越準確,動量的測定就越不準確,反之亦然。」

海森伯還通過對確定原子磁矩的斯特恩-蓋拉赫實驗的分析證明,原子穿過偏轉所費的時間△t越長,能量測量中的不確定性△e就越小。再加上德布羅意關係λ=h/p,海森伯得到△e△t≥h/4π,並且作出結論:「能量的準確測定如何,只有靠相應的對時間的測不準量才能得到。」

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