為什麼量子力學不允許同時測量明確的位置和動量

時間 2021-05-06 03:12:38

1樓:孫昊

因為量子物理的乙個基本前提就是波函式,如果乙個粒子的位置和座標可以同時確定,那這個例子的軌跡就可以完全確定了,也就是乙個經典粒子,這直接違背量子力學的基本假設

2樓:

剛看了費曼物理前幾章,說是要解釋電子為什麼沒有落入原子核而抵消,我們知道電子存在於原子中,而它以防止墜入原子核的最小速度晃動,因此無法確定它的速度。

3樓:西門飛刀

其實可以這樣來簡化粗略地理解:想要完成對微觀粒子某個物理量的測量,那勢必要用儀器對這個粒子施加某種影響,想要測量得越精確,那麼對原有系統的干預和影響就越大,那麼再測量其它物理量的時候就和之前的狀態相去甚遠了。

4樓:哈嘞滷吖

你講的只是乙個方面,其實還應該提及能量與時間的乙個關係。下面我來做一下簡單的回答。

這叫不確定關係(也叫測不准關係),2023年由海森伯提出。我的回答不涉及公式推導,推導可參閱楊福家的原子物理學。

不確定關係可以表述為兩個關係式:

Δx Δp >= h

Δt ΔE >= h

其中h是蒲朗克常數~6.626*10^(-34)Js

1式表明:粒子被侷限在X方向的乙個有限範圍Δx內,粒子相應的動量分量p(x方向分量)具有不確定的數值範圍Δp。假如x的範圍確定(Δx趨於0)那麼粒子具有的動量p的數值就完全不確定(Δp趨於∞)。

反之,如果p可完全確定,則無法確定粒子x方向上的位置。

2式表明:若一粒子在能量為E的狀態下只能停留一段時間Δt,那麼這段時間內能量並非完全確定,能量會存在乙個瀰散ΔE >= h/Δt。只有粒子停留無限長時(粒子處於穩態)它的能量狀態才確定(ΔE=0)。

注意巨集觀上不確定關係不能得到體現,因為h是個很小的量。不確定關係也因此成為微觀世界的重要規律。

注意不確定關係不是人們測量技術不精確引起的問題(因此我更願意稱其為「不確定」而非「測不准」,而是揭示了物理規律:第一,粒子在客觀上不能同時具有確定的座標位置和相應的動量。第二,粒子在一定的時間內不能具有確定的能量狀態。

5樓:Agumon

從測量理論上說,是用儀器對微觀粒子進行測量的時候,要測的位置越精確,則需要的電磁波波長就越短(好像是解析度有個什麼公式),也就是說頻率越高,就導致測量所用的電磁波能量大,在電磁波與微觀粒子相互作用時,微觀粒子獲得的能量也就越多,就使得動量不確定度變大。

6樓:老卡

自基本粒子的波粒二象性被明確之後,人們發現經典力學無法很好的描述基本粒子的運動方式。

舉個例子,如圖

一束具有X方向動量的粒子穿過小孔B,按照經典力學的描述,最終會在靶螢幕上得到乙個直徑為B的影象。

但由於基本粒子的波動性,實際上我們得到的是乙個直徑遠大於B的衍射影象。如果設某粒子落點為c,那麼該粒子Y軸上的動量從何而來?

對於基本粒子單個樣本來說,它最終在衍射影象上的落點完全是乙個隨機值。

由此我們可以看到,不確定關係正是來自於基本粒子的波粒二象性。

7樓:藍黑求知者

因為這就是測不准原理的乙個結論。

動量算符和座標算符不對易,這就導致他們沒有共同的本徵態。那麼當系統處於動量的本徵態時它就不可能處於座標的本徵態。

而只有當系統處於算符的本徵態時,觀測值才等於算符的本徵值,否則將會得到處於不同本徵值的概率。

8樓:朧雕匆匆

波粒二象性告訴我們,物質一方面有它的粒子性,另一方面有它的波動性。當你研究的範圍小到一定程度的時候,便不能不考慮粒子的波動性,而對乙個波,我們可以用簡諧波來看,當這個波的速度為零的時候,其距離所謂的平衡位置越大,當它位於平衡位置的時候,其動量也是最大的時候。因此,位移越確定,其動量就越難測量。

動量越確定,其位置也越難測量。

我的理解是,不確定原理是物質波動性所決定的,生活中我們可以較為明確地確定乙個物體的位置和動量是因為其波動性的影響很小,不確定性可以忽略,只考慮物體的粒子性而忽略其波動性。

9樓:天罡蒼狼

首先,你觀察到這個粒子,就說明有乙個光子先打在這個粒子上,然後彈到你的眼睛裡

當你觀察到這個粒子的時候,它的位置確定,但光子給了它新的動能而當你得出了它的動能之後,它卻因為被光子擊中,離開了原來的位置就這

10樓:沉默

觀測物體位置需要用短波長的光,但短波長的光會導致無法精確測量動量,用長波長的光可以較精確測量動量,卻無法測定準確,即測不准原理

11樓:鄭莊公

物體不能同時擁有位置和動量,與人不能同時測出來物體的位置和動量是兩回事。

你測不出來我的年齡是多少,不能說我沒有年齡,只能說你的技術還不到家。

人類目前不能同時測量出來物體的位置和動量,只能說人類還很年青,不能說物體不能同時擁有位置和動量。量子力學的這個說法是錯誤的。

12樓:仲毅

若令 和 ,我們既得到Heisenberg的測不准關係式

這一關係式告訴我們, 和 不能同時為零。實際上,若其中乙個量為零,則另外乙個只能取值無窮大。

根據Landau,這一關係恰恰表明,量子力學從本質上是不同於我們過去熟知的經典力學規律的。他講,一般的經典理論自身都是完備的,並不依賴於它們各自的極限理論。例如,相對論力學可以在自身的原則基礎上建立起來。

不錯,牛頓力學是其在粒子運動速度遠小於光速時的極限理論。但是為了構造相對論力學體系,人們原則上並不需要借助於牛頓力學。然而,人們卻根本不可能在將經典力學拋在一邊的情況下去構造量子力學的理論框架,儘管前者可以視作後者在 極限下的近似理論。

這是由於,在量子力學理論中,一切有意義的物理量都是所謂可觀測量。這就要求,為了描述乙個粒子的運動,除了該粒子本身的存在之外,還必須存在有被稱之為「儀器」的物體存在,而後者的動力學是由經典物理學加以支配的。換句話說,量子力學理論實際上告訴我們的是,乙個量子客體是如何與經典物體(儀器)相互作用的。

當乙個量子客體與「儀器」相互作用時,兩者的狀態都會發生變化。而這一變化的性質與幅度都取決於該客體的狀態。這就使得人們可以反過來定量地描述量子客體的動力學。

這一觀點是哥本哈根學派量子理論的基礎。

用一句話概括之,即量子力學在物理理論中佔據著乙個十分特殊的地位。它不僅將經典力學作為它的極限理論,同時它也需要經典力學來構造它自身。

測量過程的乙個非常重要的特性是,原則上它要改變量子客體的狀態。而且越是為了取得精確的測量結果,就會對於客體的狀態造成越大的擾動。以測量乙個電子的座標為例。

無論怎樣,測量都會對於電子的動量帶來擾動。假設在一段時間間隔 內,我們進行了一串測量,而每次測量都改變了電子的動量。其結果是電子的軌跡不會是在一條光滑曲線上的。

並且每次對於電子的座標測得越是精確,曲線的不光滑度就越是厲害,也就越是無從定義電子的軌道。換句話說,只有減低電子座標測量的精密度,我們才有可能減低每次測量帶來的對於電子動量的擾動,也才能談及電子的軌道。這是Heisenberg的測不准原理告訴我們的。

它導致了電子的軌道是沒有物理意義的這一結果。

另外一方面,假如我們保持座標測量的精確度不變,而不斷縮小測量的時間間隔T。我們會看到,由於測量對於電子動量的擾動,電子的座標分布根本不會在一條直線上。因此,在量子力學中,如果堅持要無限精確地測量電子的座標,人們就無法定義電子的速度或是動量。

這是由測不准原理決定的。

摘自田光善量子力學講義 chap 1

13樓:

其實根源在於德布羅意關係。動量正比於波數,只差乙個蒲朗克常數。不能同時擁有準確的位置和波數是乙個自然的數學結果,就和不能同時擁有準確的時刻和頻率一樣

14樓:冬季銀河

飛機為什麼不允許踩點登機?

BillKillWall 機票和火車票不同,火車發車時間前兩三分鐘停止檢票也來得及,但登機牌上的時間是航班計畫起飛時間,飛機從結束登機到起飛中間需要經過一系列推出滑行和安全檢查的操作,還需要和其他航班排隊共用跑道起飛,做不到 說走就走 所以等到了起飛時間,此時飛機已經脫離廊橋,在跑道上準備加速起飛了...

為什麼HashTable不允許null為鍵或者值?

王李紅 以下回答摘自stackoverflow Hashtable 是較古老的類,通常不鼓勵使用它。在之後的使用中,設計人員發現開發中通常需要乙個空鍵或者空值,於是就在HashMap中增加了對null的支援。HashMap最為HashTable之後實現的類,具有更高階的功能,這基本上只是對Hasht...

科學不允許假設嗎?為什麼?

打火機不好吃 因為這個假設沒啥意義啊。而且科學 尤指物理學 的假設是為了檢驗。用數理統計的方法進行假設檢驗,結果發現你說的那些假設應該被拒絕,那還有什麼假設的必要? 魯新奎 我們需要通過推理思維得到真理,邏輯就是推理的規則,是為保證推理過程正確。但邏輯規則本身不能得到真理,推理需要邏輯前提,如果推理...