
【化】 Heisenberg uncertainty relation
海森伯测不准关系(Heisenberg Uncertainty Principle)是量子力学中的核心原理之一,由德国物理学家维尔纳·海森堡于1927年提出。该原理揭示了微观粒子某些成对物理量(如位置与动量、能量与时间)无法同时被精确测量的本质限制。以下从汉英词典角度解析其详细含义:
中文术语
海森伯测不准关系(Hǎi sēn bó cè bù zhǔn guān xì)
英文术语
Heisenberg Uncertainty Principle
物理表述
位置((x))与动量((p))的不满足关系:
$$ Delta x cdot Delta p geq frac{hbar}{2} $$
其中 (hbar = h/2pi)(约化普朗克常数),(Delta x) 和 (Delta p) 分别为位置和动量的标准差。
量子世界的本质特性
不确定性源于物质的波粒二象性。微观粒子表现为概率波,其位置和动量如同波的频率与位置,无法同时精确界定。
测量过程中的相互作用
观测行为必然扰动被测对象(例如用光子探测电子会改变电子动量),但原理强调这种限制是自然界的固有属性,而非仪器精度不足。
能量与时间的关联性
类似关系存在于能量((E))与时间((t))之间:
$$ Delta E cdot Delta t geq frac{hbar}{2} $$
这解释了虚粒子涨落等量子现象。
权威参考文献
- Stanford Encyclopedia of Philosophy. The Uncertainty Principle. plato.stanford.edu/entries/qt-uncertainty
- Nobel Prize Outreach. Werner Heisenberg – Facts. nobelprize.org/prizes/physics/1932/heisenberg/facts
海森伯测不准关系(又称不确定原理)是量子力学中的核心原理之一,由德国物理学家维尔纳·海森伯于1927年提出。它揭示了微观粒子某些物理量(如位置与动量、时间与能量等)无法同时被精确测量的本质特性。以下从多个角度详细解释:
测不准关系指出:一对共轭物理量(如位置$x$和动量$p$)的不确定度乘积存在下限,数学表达式为: $$ Delta x cdot Delta p geq frac{hbar}{2} $$ 其中$hbar = h/2pi$为约化普朗克常数($h$是普朗克常数),$Delta x$和$Delta p$分别表示位置和动量的测量不确定度。
测量扰动性
测量微观粒子时,仪器与粒子的相互作用会改变其状态。例如,用光子探测电子的位置,光子的动量会扰动电子的动量,导致测量精度受限。
内在不确定性
该关系并非单纯由实验技术缺陷导致,而是微观粒子的波粒二象性决定的本质特性。即使理论上也无法突破这一限制。
测不准关系表明:
以γ射线显微镜实验为例(海森伯思想实验):
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