測不准原理是什麼?為什麼會測不准?

時間 2021-05-07 03:04:53

1樓:蘇理士多雲

嚴格來說量子力學是世界上最精密的學科,不存在測不准一說。

要想理解測不准原理的含義我們首先必須明白一點:

什麼是有意義的測量量?

假設乙個人身高是1.7m,它的含義其實包含了我每次去測量這個人身高的時候他的身高的時候都是1.7m左右,當然我們無法做到無限的精準,每次測量都會有誤差,我們常做的方法就是進行N次測量,最後取平均值,這個平均值就是這個人的身高。

但是生活中我們一般只進行一次測量就夠了,原因在於每次測量乙個人身高的誤差很小很小,完全可以忽略。

統計學上我們去判斷一組測量量波動的大小程度一般用方差來描述,顯然身高的測量只要儀器正常,測量有限多次,其方差基本趨於0。

但是這就是量子力學世界與巨集觀世界的不同,量子力學裡面兩個運算元如果不對易的話,會出現這兩個運算元所對應的力學量的方差的乘積必定大於某乙個數。

這裡我們舉乙個例子:

如果我們將乙個粒子,束縛在乙個很小很小的區間內,那麼我們測量這個粒子的位置的時候,它只能出現在這個區間內,因此我們會測量的很準確,換句話說,測量N組的位置資料,計算得到的方差會很小。

因此由於位置運算元與動量運算元並不對易,它們的方差乘積會大於某乙個數,而本身位置的方差很小,因此動量的方差必定會很大。

於是當我們每次測量位置時,同時又測量動量的時候,我們會發現,每次測量的動量都不一樣,而且相差特別大,但這並不是說我們測不准動量,相反,只要我們儀器夠精密,我們每次測量出來的動量值都是非常準確的。

只是你很難再說清楚動量到底是多少了,因為每次測量得到的值,在下一次測量時都會發生巨大的變化。

也就說我們想同時測量小王的身高和體重,我們發現我們可以每次測量小王的身高都是1.7m很準確,誤差幾乎可以忽略,但是我們發現與此同時測量小王的體重時,第一次是60公斤,第二次是120噸,甚至還會出現負數,這個時候你很難說清楚到底小王多重了,因此我們說小王的體重和身高是不能同時測準的。但這並不能說明我們真的測不准,相反,我們每次測的都很準。

突然看到的問題,一時興起,手機手打也沒公式,後續有時間再更新。

2樓:隱市廬主人

其實量子力學建立發展過程中,也一直面臨這些爭論,最有名的當屬愛因斯坦的詰難,至於「薛丁格的貓」更是薛丁格賭氣之下提出的反駁性的思想實驗。根子問題在於:量子力學描述的微觀世界只有概率學意義,而沒有經典物理的實在論特徵。

這種只適用於概率描述的內稟性特質,是從發現光的波粒二象性特性就被奠定了不可動搖的基礎。換句話說:乙個電子在被測定前是一團概率電子雲的狀態,而在被測定的一瞬間,其本徵態坍塌,呈現為實在世界中乙個粒子的狀態。

3樓:rlphd

要同時精確兩個物理量才能測準。可是測量誤差是不可避免的,但誤差可以被無限減小的,但問題是那兩個物理量當乙個的測量誤差被減小時,另乙個的測量誤差就必然增大,原因是測量工具只能是那樣的,你找不到乙個測量工具能夠同時精確測量那兩個物理量。

愛因斯坦一直反對海森堡的測不准原理。當時愛因斯坦的資格已經很老了,於是他打算教育教育海森堡,他對海森堡說:「我們不能因為自己沒有探測出來,就說根本就沒有那東西。

」海森堡還是個新人,不敢直接反對愛因斯坦,不然迎來的肯定是一頓嘲諷,於是他就用愛因斯坦自己的東西去對付愛因斯坦,他這麼回覆道:「相對論不也是這樣的嗎?你說絕對時空不存在,只不過是因為我們測不到絕對時空。

」愛因斯坦聽後長嘆了一口氣,沒有回答。那麼你怎麼看?

其實你從量子論的最基本的假設就可以得出測不准原理了:物質是乙份乙份的,而不是連續的。之前人們已經認為物體是由乙份乙份的原子組成的,但量子論把它擴充套件到了所有物質,連能量也是乙份乙份的。

能量的乙份乙份就是愛因斯坦所說的「光子」,這是一種對光的跟電子相對應的叫法,愛因斯坦首創。電早就被認為是那樣的,但現在愛因斯坦說光也是那樣的。

你只要假設所有物質都是乙份乙份的,包括你的測量工具,甚至你本人,你就自然而然地得出測不准原理了。你用乙份乙份的東西去測量乙份乙份的東西,那還能測準嗎?它主要是把你的測量工具給規定死了,你只能用這個東西去測量。

然後你當然不願意,因為你認為用那個東西是測不准的,因此你要用別的東西去測量,但你找來找去,結果發現全都是這樣的東西。因此,問題是究竟是不是全是這樣的東西?有沒有不是這樣的東西呢?

這個問題的答案是:所有實驗都表明,物質必須是這樣的。那還能怎麼樣?

實驗都這麼說了,你只能接受。一開始就發現一種奇怪的現象,任何現有的科學理論都無法解釋,後來有人說我們可以把物質看成是乙份乙份的,這麼一來之後,完美解釋了那個奇怪的現象。其他的可能都試過了,全都說不通,只有這個說通了,你還能怎樣?

但這乙份乙份的物質太奇怪了,接下去所有的奇怪都是從這裡來的。

前面說了,愛因斯坦首創光子叫法,可以說是量子論的奠基人,甚至說創立者都不過分,那麼他為什麼還反對量子論呢?沒有人知道,但愛因斯坦也反對過相對論,主要原因是相對論的預言跟愛因斯坦所認為的有出入。比如相對論說宇宙不是平衡的,但愛因斯坦一直認為宇宙是平衡的,所以他不相信相對論,而相信自己。

這可能也是他反對量子論的原因,因為量子論的預言比相對論的更荒唐。

4樓:

不知道啊,我從小測量數學物理作業,都發現這個問題,可能我較真吧,每次測量都不一樣,導致非常焦慮。

然後第二天,我的作業有很多備選答案填寫。給我們老師,她就笑了。給我講了公差一些東西,就是測不准理論。

人必須概略的看這些問題。看粗一點。如果你不是做工程的,搞科研的。

人類的DNA就是各種錯誤疊加在一起,反正沒有搞太懂。

比如你射擊瞄準,就三點一線,不加瞄準鏡肯定很準,很模糊這時候百發百中。加了鏡,你就可以看到自己的手在顫抖,你的呼吸都是在瞄準鏡的小方格線上不停的晃動,感覺太不穩定了,需要調整的是心裡不是技術。 測不准是保護自己。

5樓:念舒

測不准原理是因為微觀粒子有的質量小,容易吸收光子速度接近高速,有的動量大無法被光子改變。原本動量小的,光子可以改變他們的動量,它們的動量等同光子的能量提供,導致測得準動量但是改變了粒子的未來位置。原本動量遠大於光子的,光子改變不了它們的動量,但是反射回的光子所在的位置可以定位粒子但無法確定粒子的動量。

這個等同我們和幾百光年外的飛行器通過電磁波通訊,通過光波探測遠距離太空的星體

6樓:

我們現在來測量一顆桃子(將其視作微觀粒子)的柔軟程度.

較為準確的測量方法是用手捏一下.

但是捏這個動作必定改變水蜜桃的狀態,你的讀數永遠不准.

結論是:

|水蜜桃的實際硬度-你測得的硬度|>0

7樓:

測不准原理不止運用於量子力學中,同樣運用於其他領域,比較能立刻想起來的是,在生物醫學和訊號系統中。

在訊號系統中,理想低通階躍響應上公升時間與系統頻寬的約束條件,實質上滿足測不准原理。依據就是柯西-施瓦茨不等式和帕塞瓦爾方程。向量空間屬性對應的物理概念是能量受限問題。

在訊號系統中運用測不准原理,可知,對於實訊號波形,系統的階躍響應上公升時間與頻寬的乘積受到限制(理想低通階躍響應的上公升時間tr與頻寬B的乘積為1),這兩個參量不可能同時到達任意小的數值。

上述在訊號系統中的測不准原理又稱加博關係式。

另外,在生物醫學中,脊椎動物視覺系統功能也有類似的不確定性(視覺可分解為對環境的觀察和測量,觀察和測量不可能同時確定)。

8樓:何有求

因為無法控制變數,所以測不准。

比如你測量瀑布每秒的水流質量,第一次結果和第二次結果不一定一樣,因為變數可能是小石頭,小魚,微生物這些因素。

測量單位越小,誤差越大。

以噸為單位

以千克為單位

以克為單位

以毫克為單位

不許四捨五入

感興趣可以自己做個實驗,把碗裡面放一些沙子和水,把沙子和水攪勻比例為1:10,然後往另乙個杯子裡倒水

多倒幾次,分別測量,用小數值電子秤測量。

很難得出兩次相同的結果

9樓:在下阪本

個人認為測不准是兩個原因, 乙個是觀察者對被觀察者的影響, 另外乙個原因就是被觀察者本身狀態就是個概率問題。 至於那些引申到世界本質就是混亂不堪的,我真的懷疑是不是民科了。測不准原理應該引申為是對二元論哲學的否定吧。

在觀察測量本質的東西的時候,必須使用更本質的東西,所以對於很本質的東西人類根本無能啊。 就像你無法用自己的眼睛看自己的眼睛一樣,或者你力氣再大無法舉起自己一樣。

10樓:別人都叫我chairman

最簡單,你用乙個冷的溫度計放入水裡,水的溫度就會涼一些,因為溫度計本身就把水的溫度給減少了一點點,微觀下的一點點可以有很大的變化

11樓:

不是測不准,而是根本就不存在。

海森堡(人名)已經說得很明確了:一對共軛物理量不可能同時都具有確定的數值,當其中乙個愈確定時,另乙個必然愈餛飩。餛飩應該吃過吧?一團一團的。

對於如此明確的說法,愛因斯坦(人名)還要說:雖然我們不知道它們的數值,但它們本身還是具有確定的數值的。於是,他的面部就被貝爾(不是諾貝爾)不等式擊中了。

貝爾不等式指出了這兩者的分界線。一對孿生粒子,它們的屬性滿足守恆律,因此無論它們相距多遠,它們的屬性都是相關的,比如無論怎麼測量,它們都是一正一負的。雖然哪個正哪個負是不確定的,但它們總是一正一負的。

事實證明,第二個被測量粒子的正負是根據第乙個被測量粒子的正負來調整的,而不是它自己確定好的。貝爾不等式就是畫出了「如果它是自己確定好的」的範圍,說:「如果是那種情況,那麼實驗的結果將會是符合我的。

」於是,有人做了這個實驗,其結果沒有符合這個不等式。

哪個為第乙個哪個為第二個,是由觀察人員選擇的。但無論他們選擇哪個來作為第乙個,永遠都是:第二個根據第乙個來調整自己。

PS:說到這兒,感覺怎麼樣?是不是心裡有點毛毛的?

雖然不是在講鬼故事,但那樣就對了,因為這就是著名的「幽靈一般的相互作用」:它們之間可是什麼也沒有的啊,那為什麼在這邊的動作,會引起那邊的變化呢?見鬼,不得不怕!

人物欣賞

海森堡愛因斯坦

貝爾附:

貝爾不等式的基本思路:如果第二個是根據第乙個來的,那麼第二個的數值相當於是測量(擾動)兩次的第二次測量(擾動)的數值。但如果第二個是自己確定好的,那它的數值就只是第一次測量(擾動)的數值。

所以兩者的大小是不同的。

看來,愛因斯坦所說的那種情況是不屬於這個世界裡的。

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