勵志

勵志人生知識庫

不確定性原理是什麼

不確定性原理,也被稱為海森堡不確定性原理,是量子力學中的一個基本原理。這個原理是在1927年由德國物理學家海森堡首先提出的。它闡述了在量子力學中,我們無法同時精確地測定某個量子系統的某些物理量,如位置與動量。這一原理表明:

粒子位置的不確定性和動量不確定性的乘積必然大於等於普朗克常數除以4π。這表明微觀世界的粒子行為與巨觀物質有很大的不同。

某些物理量是成對的互補變數,如位置與動量,能量與時間。這意味著量子對象無法同時具有確定的位置和動量,也無法同時具有確定的能量和時間。在測量其中一個物理量時,另一個物理量就會變得不確定。

這種不確定性不是由測量手段的局限造成的,而是量子界的內在屬性,反映了量子超微粒子的波動性質。在波函式崩塌為量子態時,可測量的物理量才會確定其具體值,但在此之前都是以機率波的形式存在。

這一不確定性僅出現在量子層面,並不適用於巨觀物體,揭示了量子世界與經典世界的一個本質區別。

這一原理說明,在量子層面,精確和完備是無法同時實現的。我們只能認識到機率與統計,無法精確預測單個量子事件,這體現了量子界與經典界認識論的一個本質差異。

不確定性原理是量子力學中非常重要且深遠影響的一個特性,它奠定了量子理論的基礎,並在量子信息等領域有重要套用。