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海森堡不确定性原理

海森堡在研究量子力学的过程中,使用到了一种很不常见的数学方法,通过推导之后,发现了一个奇怪的方程:简单点来说的话,就是如果用英文字母P来代表电子的速度,Q来代表电子的位置的话,那么P乘以Q却不等于Q乘以P,相当于不符合乘法交换律。

海森堡被这个方程困扰了很长一段时间,一直不明白这背后究竟有什么物理意义。直到某一天,海森堡突然醍醐灌顶,做出了一个特别大胆的猜测,他觉得这代表着,如果我们先观测电子的速度,就会影响电子的位置;反过来,如果先观测电子的位置,也会影响电子的速度。

之后通过数学计算,海森堡终于确认了自己的猜想:测量速度的误差,和测量位置的误差,二者的乘积一定大于某个常数。意思就是说,如果对速度的测量越精确,那么对位置的测量就越不精确;反过来也一样,对位置的测量越精确,对速度的测量就越不精确。所以,电子的位置和速度,是一种互补关系,就像跷跷板一样,按下这头就翘起那头,我们永远也无法同时确定一个电子的速度和位置。这个原理,就是大名鼎鼎的“海森堡测不准原理”,更准确地说,应该叫“不确定性原理”。

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