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不确定性原理到底在说什么?

混沌Chaos  · 公众号  ·  · 2024-07-06 07:30
    

主要观点总结

本文详细解释了量子力学中的不确定性原理,指出了该原理的误解和正确理解方式。文章指出,不确定性原理并不是由于测量造成的,而是粒子的固有性质,跟测量无关。文章通过解释位置和动量的不确定关系,进一步探讨了量子力学中力学量之间的不确定性,并介绍了能量-时间的不确定关系。最后,文章强调理解不确定性原理需要建立量子力学的基本框架,从量子视角看问题,以避免各种误解。

关键观点总结

关键观点1: 不确定性原理的正确理解

不确定性原理不是由于测量造成的,而是粒子的固有性质,跟测量无关。

关键观点2: 位置和动量的不确定关系

位置和动量之间的不确定关系是由于位置和动量算符之间的不对易性,而不是测量带来的扰动。

关键观点3: 力学量之间的不确定性

量子力学中,任意两个不对易的力学量都有不确定关系,这种不确定关系是由力学量对应的算符之间的不对易性决定的。

关键观点4: 能量-时间的不确定关系

能量-时间的不确定关系与位置-动量的不确定关系在形式上类似,但时间在量子力学中是一个参数,不是力学量。Δt在能量-时间的不确定关系中表示的是力学量平均值的变化周期,而不是时间的标准差。

关键观点5: 建立量子力学的基本框架的重要性

理解不确定性原理需要建立量子力学的基本框架,从量子视角看问题,以避免各种误解。


文章预览

提到量子力学, 不确定性原理 就是一个绕不开的话题。 不确定性原理非常直观地体现了 量子力学 和 经典力学 之间的差异,而且表述还非常简单。它既不像薛定谔方程那样需要 微积分 和 分析力学 的基础,也不像算符、矩阵那样需要 线性代数 的基础,基本上谁都能谈几句。但是,要想真正理解不确定性原理,就远没有看上去的那么简单了。 这种情况跟狭义相对论里的 质能方程E=mc² 很像,质能方程也是咋一看非常简单,似乎谁都能谈几句。但是,如果想真正理解质能方程,就必须深入狭义相对论语境,如果只是站在牛顿力学的角度,直接从字面意思来理解质能方程,那不可避免地就会带来各种误解(这些我在《 你也能懂的质能方程E=mc² 》里已经详细说了)。 不确定性原理 是量子力学的产物,我们也只有深入量子语境才能真正理解它,如果 ………………………………

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