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如何理解海森堡的「不確定性原理」?

德國物理學家海森堡1927年提出的不確定性原理是量子力學的產物[1] ?。這項原則陳述了精確確定壹個粒子,例如原子周圍的電子的位置和動量是有限制[1] ?。這個不確定性來自兩個因素,首先測量某東西的行為將會不可避免地擾亂那個事物,從而改變它的狀態;其次,因為量子世界不是具體的,但基於概率,精確確定壹個粒子狀態存在更深刻更根本的限制。

海森堡測不準原理是通過壹些實驗來論證的。設想用壹個γ射線顯微鏡來觀察壹個電子的坐標,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,顯微鏡的分辨率越高,從而測定電子坐標不確定的程度 ?就越小,所以 ?。但另壹方面,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 ?。

再比如,用將光照到壹個粒子上的方式來測量壹個粒子的位置和速度,壹部分光波被此粒子散射開來,由此指明其位置。但人們不可能將粒子的位置確定到比光的兩個波峰之間的距離更小的程度,所以為了精確測定粒子的位置,必須用短波長的光。

但普朗克的量子假設,人們不能用任意小量的光:人們至少要用壹個光量子。這量子會擾動粒子,並以壹種不能預見的方式改變粒子的速度。

所以,簡單來說,就是如果要想測定壹個量子的精確位置的話,那麽就需要用波長盡量短的波,這樣的話,對這個量子的擾動也會越大,對它的速度測量也會越不精確;如果想要精確測量壹個量子的速度,那就要用波長較長的波,那就不能精確測定它的位置。