账号:
密码:
繁體小說網 - 都市娛樂 - 時間簡史 - 第10章 不確定性原理
翻页 夜间

第10章 不確定性原理[第1頁/共4頁]

拉普拉斯提出,應當存在一族科學定律,隻要我們曉得宇宙在某一時候的完整的狀況,我們便能預言宇宙中將會產生的任一事件。比方,假定我們曉得某一個時候的太陽和行星的位置和速率,則可用牛頓定律計算出在任何其他時候的太陽係的狀況。這類景象下的決定論是顯而易見的,但拉普拉斯走得更遠,他假定存在著某些近似定律,它們製約其他統統事物,包含人類的行動。

量子力學的實際是基於一個全新的數學根本之上,不再遵循粒子和波來描述實際的天下;而隻不過操縱這些術語,來描述對天下的觀察罷了。如許,在量子力學中存在著波和粒子的二重性:為了某些目標將考慮粒子成波是有效的,而為了其他目標最好將波考慮成粒子。這導致一個很首要的成果,人們能夠察看到兩束波或粒子之間的所謂的乾與。

換言之,你對粒子的位置測量得越精確,你對速率的測量就越不精確,反之亦然。海森伯指出,粒子位置的不肯定性乘以粒子質量再乘以速率的不肯定性不能小於一個肯定量,該肯定量稱為普朗克常量。並且,這個極限既不依靠於測量粒子位置和速率的體例,也不依靠於粒子的種類。海森伯不肯定性道理是天下的一個根基的不成躲避的性子。

它們冇有肯定的位置,而是被“抹平”成必然的概率漫衍。

量子假定能夠非常勝利地解釋所觀察到的熱體的輻射發射率,但直到1926年另一名德國科學家威納・海森伯提出聞名的不肯定性道理以後,人們才認識到它對決定性論的含義。為了預言一個粒子將來的位置和速率,人們必須能夠精確地測量它現在的位置和速率。顯而易見的體例是將光照到這粒子上。一部分光波被此粒子散射開來,由此指明它的位置。但是,人們不成能將粒子的位置肯定到比光的兩個波峰之間間隔更小的程度,所覺得了切確測量粒子的位置,必須用短波長的光。但是,由普朗克的量子假定,人們不能用肆意小量的光;人們起碼要用一個光量子。

美國科學家理查德・費恩曼引入的所謂對汗青乞降(即途徑積分)的體例是一個摹寫波粒二象性的好體例。

為了製止這明顯荒誕的成果,德國科學家馬克斯・普朗克在1900年提出,光波、X射線和其他波不能以肆意的速率輻射,而隻能以某種稱為量子的波包發射。彆的,每個量子具有肯定的能量,波的頻次越高,其能量越大。

這兩束波就相互抵消,而不像人們預感的那樣,疊加在一起構成更強的波。一個光乾與的熟知例子是,番筧泡上常常能看到色彩。這是因為從構成泡的很薄的水膜的兩邊的光反射引發的。白光由統統分歧波長或色彩的光波構成,在從水膜一邊反射返來的具有必然波長的波的波峰和從另一邊反射的波穀相重應時,對應於此波長的色彩就不在反射光中呈現,以是反射光就顯得五彩繽紛。

在這體例中,粒子不像在典範亦即非量子實際中那樣,在時空中隻要一個汗青或一個途徑。相反,假定粒子從A到B可走統統能夠的軌道。和每個途徑相乾存在一對數:一個數表示波的幅度;另一個表示在週期循環中的位置(即相位)。從A走到B的概率是將統統途徑的波加起來。普通說來,如果比較一族鄰近的途徑,相位或週期循環中的位置會不同很大。這意味著,呼應於這些軌道的波幾近都相互抵消了。但是,對於某些鄰近途徑的調集,它們之間的相位竄改不大,這些途徑的波不會抵消。這類途徑對應於玻爾的答應軌道。