澳德科學家提出量子力學「精確測不準」方程

2020-12-04 南方新聞網



澳德科學家提出量子力學「精確測不準」方程

 

04月28日 09:09

 
  南方網訊 「精確」與「測不準」兩個詞聯繫在一起,聽起來充滿了矛盾。然而澳大利亞與德國科學家最近發表論文介紹說,他們在量子力學中海森堡測不準原理的基礎上推導出了一個同樣描述粒子動量和位置關係、但卻具有更強關係的「精確測不準」方程。科學家相信,該方程將有助於人們更好地認識量子世界的客觀規律。

    海森堡測不準原理是量子論中最重要的理論之一。該理論指出,不可能同時精確地測量出粒子的動量和位置,因為在測量過程中儀器會對測量過程產生幹擾,測量其動量就會改變其位置,反之亦然。海森堡對這種理論進行了量化,提出粒子的動量與位置這兩個變量的乘積大於某個常數。

    來自澳大利亞國立大學的麥可·霍爾與德國聯邦物理技術研究院的馬塞爾·雷金納託在英國皇家物理學會的《物理學雜誌A輯》上介紹說,他們借用英國數學家費希爾提出的統計方法對測不準原理進行了進一步的推導。科學家得出結論認為,對於給定了第一個變量的變化範圍後,就能精確地確定第二個變量的變化範圍。也就是說,新理論認為粒子動量與位置兩個變量的乘積可以用某一常數來表達。

    科學家介紹說,根據新理論他們也推導出了薛丁格方程,因此他們相信,與海森堡測不準原理相比,新的理論能夠更加精確地描述量子力學中粒子動量與位置的關係,有助於人們更深入的認識量子世界。同時,這種理論在估算給定的複雜量子系統的能量等方面具有實際意義。(編輯:湄)

作者: 新聞來源:新華網

相關新聞:
 

相關焦點

  • 量子力學筆記12---波動力學-測不準原理
    那麼在同一個量子態 |Ψ⟩ 中,兩個不對易算符所表示的力學量有怎樣的不確定行為?本節的重點就是要對這種不確定性進行公式化描述,建立一個描述力學量不確定行為的關係式,這就是所謂海森堡「測不準關係」。它在理論層面上被稱為海森堡「測不準原理」——一個揭示微觀世界不確定性本質的物理學原理。
  • 確定性的喪失:量子力學的測不準原理丨上帝確實是在擲骰子
    在開始的一段時間裡,由於人們發現從量子力學的基本方程出發可以推導出不確定性關係,但從不確定性關係出發,卻推導不出量子力學的基本方程式。這很容易讓人們產生這樣的想法:不確定性關係不是微觀世界的一個基本原理,而完全是由於實驗條件的限制所導致的。由於是測量工具對微觀物理現象的擾動導致的,因此海森堡的不確定性關係就被稱之為測不準原理。
  • 是真的測不準,還是測量過程無法改善使得測不準,你想過嗎?
    是真的測不準,還是測量過程無法改善使得測不準,你想過嗎?我們知道哥本哈根詮釋由波爾和海森堡於1927年在哥本哈根合作研究時共同提出的。此詮釋建立在由德國數學家、物理學家馬克斯·玻恩【Max Born】所提出的「波函數的概率表達」上,之後發展為著名的不確定性原理。
  • 量子力學那點事群雄逐鹿之五:測不準的互補原理
    海森堡非常不爽,可也沒有辦法,誰叫自己數學不好,可是這麼屈居人下也彆扭啊,海森堡靜下心來,琢磨了琢磨,發現量子力學說了這麼多公式原理,卻沒有一個人說過量子力學到底是什麼,海森堡心中一亮,這是哲學啊,要知道論起哲學來,全世界哪個國家能超過德國呢,康德黑格爾馬克思不都是德國人嗎,恰恰海森堡也是
  • 測不準的愛情 -- 佛、量子力學、邏輯和AI
    上大學時,有一門課我上了一點點,雖然是不全懂的、但又非常被吸引,那就是量子力學。量子力學說任何東西都有波粒的二象性,也就是說我既是波又是粒子。有一個著名的原理叫測不準原理,即對一個粒子如果位置測得越準,速度的偏差就越大,反之亦然。
  • 海森堡的矩陣力學和薛丁格的波動力學,哪個才是真正的量子世界?
    ,這套解釋非常符合經典物理學的邏輯常識,解釋認為所謂的測不準和不確定只是測量手段的悖論,這套解釋至今依然在很多量子力學的教科書中會出現。其實海森堡在提出這個理論的時候自己已經隱隱發現了量子世界其實是存在內在的不確定性的,這種不確定性至今解釋不了當時海森堡提出的解釋,只是為了使得他的觀點看起來不會那麼的離經叛道罷了,所以說海森堡測不準原理其實應該叫海森堡不確定性原理,這種測不準並非測量儀器存在內在矛盾所引起的,事實上不確定性就是量子世界的自帶屬性。
  • 量子哲學與唯識(三):測不準原理
    三、測不準原理     所以第二個概念,剛剛也談到了,波質二元性裡面,最重要的,第二個概念,海森堡的測不準原理,uncertainty principle。都是震動的現象,在慣性場,被你找到了。這是在渺觀世界裡面觀察的現象。所有渺觀世界,都是用超弦論解釋。超弦是什麼?我們等一下再講。    第二個,ΔEΔt≥h/4π,也是測不準。誰能告訴我同一時間什麼時候它在哪裡,以及它的能量能被你測準嗎?當你要找到它什麼時候在哪裡存在,在渺觀,它的能量誤差是無窮大,大到無遠弗屆。你要知道它的能量多少,這個時間就沒有意義,測不準。
  • 量子力學裡的「波函數坍塌」是由於人的意識導致的嗎?
    有一幫人老喜歡將量子力學神秘化,這不又有人提出一個這樣的問題:量子物理中,「意識」導致波函數坍縮,這裡「意識」到底指什麼?量子物理中,沒有這樣的說法。原來是想借量子力學招魂納幡死灰復燃的神鬼玄說,是某些宣揚「科學的盡頭是神學」的一幫子人咋呼的。他們利用的是量子力學中一些奇異特性,如不確定性原理(測不準原理)、波函數坍塌、量子糾纏等與宏觀事物邏輯相悖的特點,把量子力學神秘化,往神學上引。愛因斯坦與哥本哈根派之爭。
  • 量子力學到底是什麼?
    進入20世紀,科學家們發現,牛頓力學只適用於我們的宏觀世界,放到尺度特別小的微觀世界,這套理論就完全行不通了。   所以,量子力學是關於微觀物質世界運動規律的理論體系。它與相對論一起構成現代物理學的理論基礎,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。   那麼,量子力學又是怎麼誕生的呢?   簡單地說,人類是在研究光的過程中偶然邂逅了量子。
  • 量子力學
    量子力學的詮釋遠不止這些,還有許多物理學家提出了不同的想法和觀點。但也有一些科學家因此相信,這麼多種不同詮釋的出現,可能恰恰意味著,量子力學中還有一些非常基礎和根本的部分等待著被發掘。 統一場論的嘗試通過量子力學統一基本力的探索仍在進行。
  • 「測不準」迷霧:我們如何知道所有人共享著同一個世界?
    當年,二十歲剛出頭的海森堡就敢挑戰量子力學泰鬥玻爾,後被慧眼識英才的玻爾收為學生;24歲創立了矩陣力學;31歲獲得諾貝爾物理學獎,量子力學中著名的「測不準原理」即是由海森堡提出的。所謂測不準原理,是指任何粒子的位置和動量無法同時被確定,知道了位置,動量就不確定;知道了動量,位置就不確定。量子力學給普通人的感覺是「迷霧重重」。
  • 初中生淺談量子力學
    「量子」這個概念最早由德國科學家普朗克在1900年提出,當時他正在研究黑體模型的熱輻射問題。在此之前,物理學界已經有了兩套用來解釋黑體輻射的公式——基於經典熱力學的維恩定律和基於麥克韋斯理論的瑞利-金斯公式。但遺憾的是,無論是哪個公式都無法對黑體輻射的全部情況進行完美預測。維恩定律只能預測到短波範圍內的情況,而瑞利-金斯公式只在長波內起作用。
  • 「測不準原理」的三種類型
    如果我們將哲學定義為一門研究思維的科學,那麼思維哲學、或認識哲學主要研究第一種和第三種類型的測不準關係、或認不準關係;如果我們將哲學定義為一門科學的哲學,那麼科學哲學、或自然哲學主要研究第二種類型的測不準關係。我們既可建立一門量子哲學,也可建立一門相對論哲學。
  • 《新民周刊》量子力學到底是什麼?
    進入20 世紀,科學家們發現,牛頓力學只適用於我們的宏觀世界,放到尺度特別小的微觀世界,這套理論就完全行不通了。所以,量子力學是關於微觀物質世界運動規律的理論體系。它與相對論一起構成現代物理學的理論基礎,而且在化學等學科和許多近代技術中得到廣泛應用。那麼,量子力學又是怎麼誕生的呢?簡單地說,人類是在研究光的過程中偶然邂逅了量子。
  • 你也可以看懂,量子力學的困惑,測不準原理 薛丁格的貓 !
    量子力學已經是現代物理學的基礎學科之一,其影響力越來越大!巨大的影響力迫使著人們了解它,可量子世界中的種種奇異現象卻挑戰著常人的邏輯底線。甚至 讓許多物理愛好者也摸不著頭腦, 以至於玻爾(量子物理學家)說到「如果一個人第一次聽到量子物理而不感到困惑,那他一定是沒有聽懂」!薛丁格薛丁格的貓 只是幫助人們理解量子世界 的一種思想實驗!
  • 量子力學誕生120年了,它究竟說的什麼,五分鐘帶你搞懂
    在玻爾的原子模型中,電子被限制在某些能量級上,薛丁格將他的方程用於氫原子,發現他的解精確的重現了玻爾的能量級。堪稱是對量子力學發展的神助攻~薛丁格方程可以說在物理史上具有極偉大的意義,被譽為「十大經典公式」之一,是世界原子物理學文獻中應用最廣泛、影響最大的公式。
  • 量子力學都不懂?還在說你知道量子科技?
    其中「量子」主要指的是,能量是量子化的,因為在量子力學成立以前,人們對能量的認識是能量分布是連續的,並且服從麥克斯韋——玻爾茲曼分布。然鵝,19 世紀末開爾文男爵提出了物理學界的兩大烏雲之一,就是當時的理論沒有辦法解釋黑體輻射中的短波長部分,也就是紫外區的部分。
  • 從狹義到廣義「測不準原理」
    對一個有確定位置粒子的測量行為仍然會影響該粒子的運動軌跡,因此,我們不能絕對精確地測量一個粒子的運動路徑,這是「測不準原理」的另一種含義。可以定義兩種類型的「測不準原理」,一種是物理學家發現和解釋的量子疊加性、或粒子行為量子態的不確定性;另一種是從物理哲學角度定義的非疊加態、或單一態粒子的不確定性。物理學家發現的」測不準原理」適用於疊加態的粒子;而我們引入的「狹義測不準原理」適用於單重態的粒子。
  • 測不準原理是如何幹掉拉普拉斯妖的?
    不知道大家發現沒有,在科學界,只要有足夠的數據支撐,科學家們就能通過構造數學模型來預測事情的發展。最直接的例子就是,我們能很準確地預測未來一段時間內天氣的變化,溫度的大小和颱風的走向。拉普拉斯妖是由法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯於1814年提出的一種科學假設,是基於牛頓經典力學的可逆過程而提出的。在經典力學裡,只要我們能夠改變時間參數,就能夠讓一切都倒轉。那經典力學的宏源真的能夠達成嗎?在因果論和決定論讓所有科學家都陷入迷茫的時候,熱力學的橫空出世緩解了這一危機。
  • 海森堡的測不準原理
    月,年輕的海森堡(Werner Heisenberg)發展出了量子理論中的一個主要關鍵——測不準原理,涵義極為深遠。 自 1925 年起,海森堡即開始研究,試著找到一種能夠僅依賴於可觀測性質的量子力學,或者該性質至少是從理論上可觀測的。靠著幾位同事的幫忙與激勵,海森堡發展出了一個量子力學的新方法。基本上,他採用例如位置和速度等物理量,但找出了一個新方法來重新加以表示和運算。玻恩發現海森堡所採用的方法中的奇特數學為矩陣,這個新的表述方式可用以說明許多已觀察到的原子特性。