量子力学的测不准原理和叠加态说的是不是一回事,如果不是又有什么不同?

lingzisea


量子力学更基本观念是波粒两象性,不确定性原理和态的叠加原理都是这个基本观念的合理延伸。量子力学中的波粒两象性实际上是以更复杂的方式刻画对象。借助于如下思维方法可以更形象地理解这种观念,对象的状态在几何上看作是某空间中的矢量,也就是说,对象的任意状态都有一个矢量和它对应。在代数上,这个矢量的解析表示就是波函数。这个矢量可以由“粒子性”和“波动性”两个更基本的正交矢量叠加组成。我们对对象的每一次观察就是把矢量向某个基矢进行了一次投影,这就是所谓的波函数“坍缩”。当你不对矢量进行观察时,也就是你没有选择一个具象的基矢,你当然无法说出矢量的具体特性,而只能笼统地说具有波粒两象性。如果你采用了“粒子”的方式观察,即将矢量向“粒子性”的基矢作了投影,你就获得了对象的粒子性,相反你将获得对象的“波动性”。由于基矢是正交的,无论你怎么观察也不可能同时观察到“粒子性”和“波动性”,并且你所观察到的也仅仅是矢量的某一个分量,它们都不能代表矢量的全部,也就是对象的本质。描述对象的波函数也可以由若干更基本的平面波函数叠加而成,这就是傅立叶积分。或者说坐标表象和动量表象的波函数是互为傅立叶变换关系。在傅立叶变换中坐标和动量之间的不确定关系是自然出现的数学关系。这里更关键的不是Δx.Δpx≥h这个关系本身,而是h这个数。这是量子力学特有的,无法从纯数学获得。恰恰是h这个数决定了目前我们所看到的这个物质世界中的许多基本秩序。


远处之光


量子力学的测不准原理

更加正确的叫法应该是不确定原理。不确定原理是德国物理学家海森堡1927年提出的。这项原则陈述了精确确定一个粒子,例如原子周围的电子的位置和动量是有限制的。这个不确定性来自两个因素,首先测量某东西的行为将会不可避免地扰乱那个事物,从而改变它的状态;其次,因为量子世界不是具体的,但基于概率,精确确定一个粒子状态存在更深刻更根本的限制。

简单来说,就是如果要想测定一个量子的精确位置的话,那么就需要用波长尽量短的波,这样的话,对这个量子的扰动也会越大,对它的速度测量也会越不精确;如果想要精确测量一个量子的速度,那就要用波长较长的波,那就不能精确测定它的位置。

量子力学的叠加态

了解叠加态之前,我们介绍一下态叠加原理。

态叠加原理:如果所有的量子态都是体系的可能状态,那么,它们的线性叠加态也是这个体系的一个可能状态.


在量子力学里,态叠加原理表明,假若一个量子系统的量子态可以是几种不同量子态中的任意一种,则它们的归一化线性组合也可以是其量子态。称这线性组合为“叠加态”。简单的说,叠加态描述的是一个事物所有的可能结果,最简单的例子就是薛定谔的猫。

如果我们把一只猫关进一个密闭的盒子,用枪对盒子射击,这支枪的扳机是由原子衰变扣动的,那么我们便无法知道这只猫究竟是死还是活,因为原子的是否衰变是一个随机事件。在量子力学中,我们便把这只猫所处的状态称为死与活的叠加状态。

最后我们回答这个问题

从上面的介绍,我们可以很容易判断,量子力学的测不准原理和叠加态说的不是一回事。量子力学的测不准原理是自然界的一个基本规律,它告诉我们对事物的进一步精确测量是不可能的。而态叠加说的是薛定谔方程的解是概率性的,所有的可能结果的叠加也是可能的一种结果。


科学大爆炸OS


在人类认识的历史过程中,影响最广泛、现象最怪异、结论最奇特的理论,非量子力学莫属!此外,在科学界,一直争论着科学究竟是经验的说明,还是现象的解释。

经验论者认为,科学只是建立现象之间的相互联系。至于现象背后的解释,其既不需要,也无从证明。

然而,结构论者则认为,人类认识的本质就是发现或构建自然界的基本结构。理论的构建,不仅涉及到自然界的本质,而且还会极大地提高我们人类认识的效率。

虽然,量子力学发端于二十世纪初的头几年。普朗克为解决能量的紫外灾变问题,提出了存在着不可再分的最小粒子即量子,从而使能量具有了不连续性;以及爱因斯坦根据光电效应,认为光的本性是粒子。

然而,关于量子力学中的波粒二象性,却早在牛顿的经典力学时期,就被发现了。只是,在当时,该现象主要局限于光子。而且,基于形而上学非此即彼的机械⚙️世界观,对于光是波还是粒子的争论,持续了上百年的时间。

后来,科学家👨‍🔬们才发现,光子具有波动性的现象并不孤立。包括电子和质子在内的所有微观粒子,都具有波动性。这些粒子的最低能态并不是静止的状态,绝对的静止反而意味着粒子的能量无限大。

于是,量子力学的创始人玻尔,提出了不确定原理。他试图将波粒二象性的对立上升到哲学的层面上,从而终止关于微观物体究竟是粒子还是波的争论。

所以,量子力学中的不确定原理,是对微观粒子波粒二象性现象的归纳和总结,是科学哲学中的经验说明。

稍后,波恩并不满足于粒子波动性的经验说明,他提出了波粒二象性的物理解释。波恩认为,描述粒子运动的波动函数是粒子存在的几率波,该函数的平方就是粒子存在的概率。

于是,根据量子力学这一正统的解释,认为所有物体的存在,都仅只是存在状态的概率叠加,而并非是物质实体。只有当我们观察物体时,被观察的物体才会由不同概率的状态集合,瞬间塌陷为其中某一个具体的状态。

最为著名的例子,就是薛定谔的猫。如果我们把猫🐱放在一个密闭的房间内,在屋中有一瓶由原子衰变触发的毒气。该原子衰变的概率为百分之五十。

于是,按照传统的观念,屋中的猫非死即活。然而,根据量子力学的状态叠加解释,薛定谔的猫处于死亡💀与活着各占百分之五十的概率叠加状态。

只有当我们打开房门的一刹那,该猫才会随机地由概率的状态转变为其中某一个具体的现实,使我们看到了一个死猫或活猫。

再比如,如果我们将一枚硬币随机地扔入盒中。只要我们尚未查看,则该硬币就是以正反两面各占百分之五十的概率形式存在。由此,可以进一步地得出平行宇宙和量子纠缠的荒谬推论。

综上所述,量子力学中的不确定原理和不同状态的概率叠加解释,是两个不同层次的认识。前者是借助于归纳法,对现象的总结,具有唯一的必然性;而后者则是借助于演绎法,对现象做出的解释,具有一定的主观能动性,其仅只是数种可能的假说之一。

比如,类似花粉在水中的无规运动,是因为离散的水分子对细小的花粉颗粒进行不对称碰撞💥的结果;微观粒子的波动性,也是缘于其物理背景的不连续性,是因为空间量子对微观粒子的不对称碰撞所造成的。

因此,由波粒二象性现象所归纳的不确定原理是比较客观的,只是该原理有一个适用的范围。对于宏观物体来说,该原理就不再适用了。然而,对于波粒二象性状态叠加的解释就是比较主观的,其真正存在的概率是远小于1的。


淡漠乾坤


量子力学,为什么听不懂?

因为它取了一个不该取的错误的名词“量子”。“量子”这个词不该取且错误,为什么?首先我们应该搞清,能量的定义是什么?能量是物质弹性力变化的反映。能量,它是无形感觉存在。据此就不该出现“量子”这个词。一旦出现“量子”这个词,就与“能量”定义相悖,把物理搅浑,越搅越糊越不懂。物理学要有序,那么物理名词要有序有类,比如,物质可以取名叫“子”,比如:分子,原子,电子,粒子。那么能量就不可以取名叫“子”,比如:量子,光子,力子,引力子。能量取名叫“子”,就把能量与物质的概念搅浑。而能量与物质,是整个物理学最基础的两大概念,最基础的两大概念都混乱了,后续还能好吗?后续还能懂吗?

物质是宇宙间一切有形实体存在。能量是宇宙间一切无形感觉存在,比如,力,能量,知识,感觉,意识,皆属能量的范畴。


天山我才


波的最小单元是什么?

不论什么波,能形成波动传播时,在每一个时刻,所点用的几何空间部分是什么?最小单元所占,也至少是不能简化为一个几何点。而测量时,测量仪器,感知信息,是用几何点定位。不论感之所占的区域的哪一点。都认为测到了该波动。就主观把波定位为一个几何点了。

要测速度。只测一次不能获得位移改变量。要测要次。西次感知的位置。是同一个波形的两个位置。并非同一个点的两个位置。也不一定是相位相同点的相邻的两个位置。按此计算出的动量是谁的?动量定义,是对同一个点的运动来进行。现在,联是否同一个点都保证不了。何来准确可言。本就不是对同一个点测得之结果。两次测定就没有相等之必要。当然就显示为测不准了。

测不准是波动不能简化成几何点之运动之一个客观证明。


西北大学数53毕业


以我的蠢见不是一回事儿。测不准原理说的可能是不稳定现象产生的不固定的数值。而叠加就像磁场一样可以并存同一空间。这是我的一点感悟。谢谢组织的遨请!


艾淑华33


不是一回事,因为测不准原理是说你在测量的时候因为施加的影响,已经不是事物本来的那个状态,而是你测量过程的结果。而叠加态是指事物的不确定状态,就是在你观察之前,事物的各种可能状态,只有当你观察时才确定了它。一个是事后结果,一个是事前状态。


用户55550069136李


量子力学叠加态是表示一微观粒子可以同时存在于两个或多个位置,而且一观察就被确定。

测不准是表示微观粒子都在空间中以一定的速度和角动量杂乱无章运动,描速它们都用概率云表示,而概率就是测不准的表现。


何时醒悟


个人理解,量子测不准原理和量子叠加不是一回事,量子测不准是场反应态的整体效应。量子叠加是引力场与磁极场效应,如量子跃迁.量子纠缠,波粒二象性。


简如空来


不是一回事,但有联系


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