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海森堡的不确定性原理是量子化学学的基石之一,但这些没有仔细研究过它的人常常不太了解它。它确实在自然界最基本的层次上定义了某种程度的不确定性,但这些不确定性以一种极其有限的形式表现下来,所以它不会影响我们日常生活。只有悉心设计的实验能够阐明这一原理。
1927年,芬兰化学学家维尔纳·海森堡提出了不确定性原理。在企图完善量子化学的直观模型时,海森堡发觉了个别基本关系,这种关系限制了我们对个别数学量的了解程度。具体地说,在最直接地应用这一原则时:你越精确地晓得粒子的位置,就越不能同时晓得同一粒子的动量。
它的公式为ΔxΔp≥h/4π,式中Δx是物体位置的不确定性,Δp是物体动量的不确定性,h是普朗克常数。从这个等式中,我们可以依据我们检测的相应精度水平,说出系统检测不确定度的一些数学性质。假如某个量的不确定度显得十分小,这就相当于有一个十分精确的检测,之后等式告诉我们,相应的另一个量的不确定度将会降低。
换句话说,我们不能同时检测多项式的两种性质,以达到无限的精确度。我们检测位置越精确,同时检测动量就越不精确,反之亦然。为此,许多人对这个原理倍感十分不适量子物理三大理论量子纠缠观察者原理,她们努力找寻清除不确定性原理的技巧。
其中有一些人觉得量子纠缠能清除不确定性原理。当两个粒子处于纠缠态的时侯,我们就可以对一个粒子的动量进行精确检测,对另一个粒子的位置进行精确检测,再把检测结果综合上去,因而去除不确定性。
量子纠缠是量子化学学的核心原理之一,而且它也被人们高度误读。简而言之,量子纠缠是指多个粒子以某种形式联接在一起,一个粒子的量子态的检测决定了其他粒子可能的量子态。这些联系并不取决于粒子在空间中的位置量子物理三大理论量子纠缠观察者原理,虽然你将纠缠在一起的粒子分离数十亿英里,改变一个粒子也会导致另一个粒子的改变。虽然量子纠缠看上去可以顿时传输信息,但它实际上并不违背精典的光速,由于在空间中没有“运动”。
量子纠缠的精典事例被称为EPR悖论。在这些情况的简化版本中,考虑一个量子载流子为0的粒子衰弄成两个新粒子,粒子A和粒子B,它们朝着相反的方向运动。但是,原始粒子的量子载流子为0,因而每位新粒子的量子载流子都是1/2,并且一个是+1/2,另一个是-1/2,由于它们加上去是0。
这些关系意味着两个粒子纠缠在一起。当你检测粒子A的载流子时,这些检测会对你检测粒子B载流子时可能得到的结果形成影响。这不仅仅是一个有趣的理论预测,并且早已通过贝尔定律的实验验证了。
因而,当你精确检测粒子A的位置的时侯,你检测的结果早已通过量子纠缠传递到粒子B了,所以你将难以精确检测粒子B的动量。海森堡的不确定性原理不会由于量子纠缠而失效。