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?

2020-12-04 國學大觀

導讀：本文摘自獨立學者靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》。旨在幫助大家了解物理宇宙科普知識。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。此後，量子理論中的概率特性便不再是猜想，而是作為一條定律而存在了。

【左圖為少年時期的玻爾】

量子物理中「偶然性」的含義與經典物理不同的是，在量子物理中所有涉及的測量值都不可以精確的預測。比如在經典物理的牛頓力學中，對一輛直線行駛中的汽車而言，可以通過它的初速度和加速度已及初始位置得出汽車在一定時間之後的位置及速度。而在量子物理中不可能這樣。在這裡我要說的是真的可以測出精確的汽車位置及動量嗎？ 我個人認為測的精確是相對的，測不準是必然的。

靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》在靈遁者淘寶有。

在微觀世界中求得在一定時間內的物體所在，取而代之的是可以通過概率（偶然性）來預測它的位置。這個看起來十分牽強的理論確實在一段時間內遭到了不少的批判。愛因斯坦在這個理論剛被提出時曾說:「上帝不通過擲骰子來做決定」，反對他的人說：「為什麼你又要去充當上帝擲不擲骰子的決定？」

這裡面包含很深的哲學道理和觀察方法。假如，量子力學的數學模型，是它的適用範圍內的完整的物理現象的描寫的話，那麼，我們發現測量過程中，每次測量結果的機率性的意義，與經典統計理論中的機率，意義不同。即使完全相同的系統的測量值，也會是隨機的。這與經典的統計力學中的機率結果不一樣。

在經典的統計力學中，測量結果的不同，是由於實驗者無法完全複製一個系統，而不是因為測量儀器無法精確地進行測量，這是我們認為的。在量子力學的標準解釋中，測量的隨機性是基本性的，是由量子力學的理論基礎獲得的。由於量子力學特性，儘管無法預言單一實驗的結果，但依然是一個完整的自然的描寫，使得人們不得不得出以下結論：世界上不存在通過單一測量可以獲得客觀的系統特性。一個量子力學狀態的客觀特性，只有在描寫其整組實驗所體現出的統計分布中，才能獲得。

愛因斯坦（「量子力學不完整」，「上帝不擲骰子」）與尼爾斯·玻爾是最早對這個問題進行爭論的。玻爾維護不確定原理和互補原理。在多年的、激烈的討論中，愛因斯坦不得不接受不確定原理，而玻爾則削弱了他的互補原理，這最後導致了今天的哥本哈根詮釋。

今天，大多數物理學家，接受了量子力學描述一個系統可知的特性，以及測量過程無法改善，不是因為我們的技術問題所導致的見解。這個解釋的一個結果是，測量過程打擾薛丁格方程，使得一個系統塌縮到它的本徵態。

從物理學自身的觀測手段和方法，以及它的發展，再結合哲學。我覺得她的深層含義是不言而喻的。物質與物質是普遍聯繫的，而且可以相互轉化。這意味著我們可以將不同的力，納入到一個系統中。無非是需要多搭這個系統的橋而已。這是物質「運動」不同，物質「組合」不同造成的。

而我們可以基於這些不同的因素，去探索什麼樣的物質在什麼的樣運動下表現出「電磁力」或者「引力」等等。這樣的過程其實本身就是告訴我們不可能存在一個具體的萬有定律，可以包含宇宙中所有的定理。這句話就好像數學上問：存不存在一個集合，包含所有集合。 顯然是不存在的。而且數學是數學，現實宇宙是現實宇宙。兩個概念！！

摘自獨立學者靈遁者物理宇宙科普書籍《變化》

相關焦點

  • 量子力學中的測不準原理,是儀器本身測不準,還是其他原因?
    「測量不準，而不是真的不準」，但事實並不是這樣的，測不準原理其實應該叫「不確定性」更為嚴謹！海森堡測不準原理，並不是方法的問題，也不是測量儀器的問題，是自然現象內稟性的問題。它表達的是一種自然規則，之所以到今天還是有很多人，在爭論是不是儀器的問題導致的，是因為大量的科普者為了大家好理解，往往都只停留在文字上解讀這個原理，但人類的語言總是會給人帶來歧義，而且量子力學又如此的反常識，所以就更容易造成各種誤解。
  • 量子力學與測不準原理
    ——測不準原理。        你想啊，物理學以精準測量起家，個個物理學家的標準裝備是：一手託天平，一手拿量筒，左邊口袋是試管，右邊口袋是捲尺，鼻梁上是高倍近視鏡，辦公室桌子上是高倍顯微鏡，天天全副武裝，就是為了精準測量物體的物理數據。
  • 上帝不會擲色子,測不準原理僅僅是測不準
    海森堡整出了個測不準原理，意思是無法同時確定電子的動量和位置，是這樣的嗎？當然是，這和實驗結果符合的很好，但這只能說明是測不準，而不表示電子的位置和動量無法確定。我們之所以無法理解量子行為只是因為我們對它不夠了解以及欠缺更基礎，更完善的理論。測不準原理只是測不準，不表示量子的動態無法確定，電子核內運動方程我已經給出了，我們可以根據電子半徑算出它的頻率或動量，以及經過時間t以後電子的位置。電子和其它所有物質和粒子一樣走的是螺旋線，橢圓方程。
  • 測不準定律：越是『測不準』越有創造性
    我們生活在一個『測不準』的世界德國物理學家海森堡的量子力學的測不準定律，帶來了物理學上的革命，他也因此獲得諾貝爾獎。當然，在『測不準』當中，他又有『測得準』的由盛而衰的波動定律，投資者的贏利之道就在於及時地推斷出即將發生的新情況，逆流而動。可究竟何時動何時不動 又完全取決於投資者本人的悟性。股市通常是不可信賴的，因而，如果在華爾街你跟著別人趕時髦，那麼，你的股票經營註定是十分慘澹的。
  • 「測不準原理」的三種類型
    （1）我們可以將人類理解或認識的、科學測量的「測不準關係」或「認不準關係」劃分為三種類型，第一種是純粹認識、測量行為的「測不準原理」；第二種是純粹客觀
  • 對「海森堡測不準原理」最大的誤解進行深度剖析
    有人也許會疑惑，你這不廢話嘛，我們肯定可以同時測量出來位置和速度，這有啥值得說的。但是我要告訴你的是，我們能同時測準速度和位置，這個僅僅是在宏觀世界才能做到，在微觀世界是做不到的，因為微觀世界遵循「海森堡測不準」原理。關於這個原理我之前已經詳細講解過，如果你沒看可以先往前翻下。
  • 股票的測不準原理
    測不準原理，又叫不確定性原理，指的是在量子力學裡，粒子的位置與動量不可同時被確定，位置的不確定性越小，則動量的不確定性越大，反之亦然。而在微觀世界裡，你要測量的粒子很小，當你要測量它的位置時，光子打到粒子上，對粒子的擾動很大(因為光子和粒子差不多大小)，因此你獲得了粒子的位置，但粒子卻被光子打飛了，這就像是一個盲人，他想要知道這個足球的位置，就用另外一個足球去打那個足球，知道了這個足球的位置，足球卻被打飛了，根本無法獲悉足球的速度。微觀世界和宏觀世界的這種截然不同的特性，產生了兩種截然不同的哲學觀。
  • 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。 雖然海森堡因必考的實驗問題表現不佳而差一點無法通過口試，但他還是於 1923 年獲得了博士學位，論文討論的是流體力學上的一個問題。在得到博士學位後，他到哥廷根做玻恩（Max Born，1954年諾貝爾物理獎得主）的助理，之後又到哥本哈根玻爾（Niels Bohr，1922 年獲得諾貝爾獎）所主持的研究所跟隨他一起做了一年研究。
  • 「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」。
  • 海森堡測不準原理,指的是用光測不準粒子,但並非指其他方法都測不準,是這樣嗎?
    ，並不是方法的問題，也不是測量儀器的問題，是自然現象內稟性的問題。它表達的是一種自然規則，之所以到今天還是有很多人，在爭論是不是儀器的問題導致的，是因為大量的科普者為了大家好理解，往往都只停留在文字上解讀這個原理，但人類的語言總是會給人帶來歧義，而且量子力學又如此的反常識，所以就更容易造成各種誤解。而要把海森堡測不準原理或者說「量子不確定性原理」講明白，其實圍繞兩個簡單點的數學公式來說更合適。
  • 市場中的測不準原理
    市場中的測不準原理簡單講就是如果能夠準確預期某一資產未來的價格，則無法準確預期到達這一價格時的具體時間；如果約束了具體的時間，則無法準確預期該時間資產的價格。舉個例子：我可以預期股票A未來會上漲30%，但是即使研究再深入透徹，也無法準確評估價格到達30%漲幅的具體時間，而只能預期一個時間區段。總之，對於價格的預期偏差和時間的預期偏差總會大於一個常量，這就是市場中的測不準原理。
  • 量子力學的測不準原理是個啥?通俗的給你解釋一遍!
    接觸過量子力學的人都知道，量子力學中有一個怪異的現象，那就是測不準原理。好吧，這其實是當初翻譯時的誤解，確切的來說應該是不確定性原理，是由海森堡首先提出的。海森堡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。
  • 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。
  • 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。哪裡像我們中國古代，搞了那麼多書，三藏十二部經，還不一定有一個人能拿諾貝爾獎。怪不怪？但是沒有關係，做唯識學將來一定可以拿諾貝爾獎，對吧!    Δx是位置的誤差；    ΔpΔx≥h/4π；    換一句話說，你要位置誤差等於零，動量的誤差就趨於無窮大，就越不準；同時，你要測速度測的好，它在哪裡你不知道。
  • 平行宇宙與測不準原理之間的聯繫
    hello，大家好，我是夜世界的夜先生今天我們繼續來聊一聊測不準原理和平行宇宙的關係德國物理學家海森堡提出的測不準原理是構成量子力學的基礎原理之一，在該理論中表述了一個概念，你沒有辦法同事確定一個微觀粒子的速度和位置。
  • 量子力學——測不準原理
    好比：我們可以用尺子去測量一條繩子的長度，我們可以通過測量一間課室的長寬利用面積公式去算出課室的面積，我們可以觀察月球的運動軌跡去結合現有的經典物理定律去推斷一個月後月球的狀態（位置、公轉速度等等狀態值）。但是在量子領域中，我們的經典物理定律就似乎不太適用了，很多東西都是不確定的，也就是不可被測的。
  • 科學異聞錄之測不準原理——上帝為人類蒙上的雙眼
    人們把自己無法想明白的事都歸結於上帝，比如人不知道自己究竟是從哪裡來的？於是有了上帝造人的傳說。但是後來人們發現，原來自然界的一切都有跡可循，漫漫的大千世界中，存在著一些令人匪夷所思的巧合，科學家們打開了一道又一道的門，將原來看似只有上帝才能辦到的事情都揭曉在世人眼前。神學終於收到了重創。
  • 宇宙已註定,人類是程序嗎?測不準原理是如何幹掉拉普拉斯妖的?
    假如拉普拉斯妖真的存在，那就意味著宇宙的整個演化史，就是一部早已安排好劇情的電影，宇宙的未來和過去就是固定的，未來和過去都是沒有意義的。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。
  • 澳德科學家提出量子力學「精確測不準」方程
    澳德科學家提出量子力學「精確測不準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。
  • 量子力學那點事群雄逐鹿之五:測不準的互補原理
    海森堡提出了「測不準」原理，這個理論是說，一個微觀粒子的某些物理量（如位置和動量，或方位角與動量矩，還有時間和能量等），不可能同時具有確定的數值，其中一個量越確定，另一個量的不確定程度就越大。測量一對共軛量的誤差（標準差）的乘積必然大於普朗克常數除以4π，這表明微觀世界的粒子行為與宏觀物質很不一樣。