根释不确定性原理

前 言

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不确定性原理的内容

不确定性原理是由海森堡于1927年提出，这个理论表明，一个粒子的位置和它的速度不可能同时具有确定的数值，其不确定性必然大于或等于普朗克常数除以4π，即ΔxΔp≥h/4π。也就是说，一个微观粒子的一对共轭量的测量误差之积必然大于常数h/4π，其中一个量越确定，另一个量的不确定性就越大。如位置和动量、方位角与动量矩、时间和能量等。这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样，它反映了微观粒子共轭量波函数的运动规律，以及量子力学的基本关系，是物理学中一条重要的原理。

不确定性原理的分析

一、测量效应

不确定性原理(ΔxΔp≥h/4π)，表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。而导致这个不确定性的因素来自两个方面：其一，测量粒子的行为必将不可避免地扰乱粒子，从而改变了它的状态；其二，量子世界不是具体的，其基于概率，所以精确确定一个粒子状态存在更深刻更根本的限制。因测量搅扰了被测量粒子的运动状态，而产生不确定性，这很好理解；但很难避免。微观粒子不像宏观物体那样有规律的运动，它的运动遵从波函数的概率性，我们不可能提前确定它在某一时刻具体位置的速度是多少，只能确定其该位置速度的大小范围；则位置越具体，其速度大小的范围就越大，反之亦然。由于不能提前知道，那只能测量，而测量一方面不可避免地搅扰了粒子本来的行为，同时测量本身带有局限性，从而导致不能精确确定。如果我们不用测量，站在粒子层面上直接观察，那就不存在测量带来的不确定性。

二、观察效应

站在粒子层面不存在测量方面的不确定性，那是不是就可以精确地确定粒子在某一地点的具体速度呢？我看未必。因为观察本身就带有搅扰性，仅仅这一点原因，即使站在粒子的层面观察也不可能消除不确定性。难道不确定性，就不能避开由于测量或观察带来的搅扰性吗？当然能。要达到这一效果的唯一办法就是，粒子自身感知自己的运动性能，并留下时空烙印，称之为微观粒子自身观察效应，简称自察效应。虽然自察和没有自察二者有所不同，因为自察也有自身的扰动；但如果所有粒子都有自察的性能，那这种扰动效应就可以抹平，即有自察和没自察不影响不确定性的断定。现在的问题是，粒子自察能不能消除不确定性？这个问题比较麻烦，需要下来慢慢地斟酌。

三、自察效应

粒子自己观察自己就相当于经典物体的粒子观察量子波动的物质，且在观察的一瞬间塌陷成粒子性。由于具有波动性、随机性，所以不能提前预知；由于具有时空效应，所以一瞬间的某一具体位置的速度也不能精确确定，只能知道其比较小的范围，反之亦然。什么是时空效应？我们知道时间和空间是物质存在和运动的衍生产物(以前文章有相关内容)，同时时空又具有相对性(相对论效应)，所以即使对于粒子自身其速度大小不一样时，它的时空观也不一样。另外，在粒子自察的一瞬间和波动塌陷成粒子的一瞬间，可能也有时空观的瑕疵。所以自察也不能消除不确定性原理。故，不确定性原理是微观粒子的秉性，更确切地说是微观世界波动性的内秉性。它是量子物体波粒二象性的体现，它不仅仅有测量的扰动性，它更是波粒二象性在时空观测效应上的本质外显。

四、相对确定性

不确定性是微观世界波动性的内秉性，固然没错。现在的问题是，微观粒子在某一确定的位置，到底有没有一个确定的精确速度？答案是肯定的。不确定性虽然体现着微观世界的波粒二象性，但这个不确定性不是由于浅层的测量效应导致，就是因为深层的观察效应所致，而观察效应或是人为观察，或是站在粒子层面观察，或是自察效应。如果我们站在比粒子高一级的角度考察，或者干脆站在宇宙外的客观角度，从哲学的范畴考虑，就完全可以抹掉不确定性。也就是说从客观实际出发，粒子在某一时刻的具体位置有一个精确的速度数值，即实实在在存在位置和速度同时有一个精确的数值，这样Δx＝0、Δv＝0，所以ΔxΔp＝0。虽然粒子的位置和速度在客观上同时具有精确的数值；但是由于微观世界具有波粒二象性，所以我们不可能提前知道某一位置的具体速度，我们也不能通过测量和观察的实验消除不确定性原理。即ΔxΔp＝0客观存在，但由于微观世界的内秉性，在测量效应或观察效应之下，必然体现ΔxΔp≥h/4π现象。

有人说，一个客观实际就把不确定性原理给抹平了，这未免也太勉强了吧！说得好，那现在我们做一个理想实验来解开你的疑虑。假设Δv对应一个段、v对应一个点，这很好理解。对粒子来说，它的时空虽然有可塑性，但在一瞬间至少对自己本身是绝对的。一个时间点，对应一个位置点，对自身来说能有一个速度段吗？不能，只能是一个速度点。反过来说，即使不同的速度或观察者有不同的时空观，但对同一个观察者，客观地观察一个确定的速度点，其时空对应的必然是一个点；不管其他观察者怎么认为，至少在自己的客观世界里的的确确是一个点。根据爱因斯坦相对论知，时空是相对的、同时性也是相对的。所以同一事件会出现两种情况：其一，每个人在自己的世界里看到一个只属于自己的点，但可能你看到的点和别人看到的点不是一个点；其二，每个人在自己的世界里看到一个只属于自己的点，而别人看到你的这个点可能是一个段。尽管如此，这只不过是时空相对性导致的时空观不同而已，但在各自的世界里，点就是点，时空点只能对应速度点，反之亦然；否则就有一些唯心主义。值得强调的是，上面这个实验的观察者是站在客观实际的高度，并且对事件不会产生任何干扰因素的情况下进行的，所以是一个百分之百纯度的理想实验。这个实验足以说明确定性的存在性。

五、结论

综上所述，第一，确定性是客观的、相对的。客观的世界中，确定的位置有其精确的速度，但这个精确速度事先不可能知道，就是在事件发生的一瞬间也难以观察到，而观察者得到的只能是不确定性原理ΔxΔp≥h/4π的结果。除非你站在客观的角度，在不影响粒子的情况下观察，但这样的行为我们是难以办到的。

第二，不确定性是微观世界本质的体现。不确定性原理虽然有许多因素，但它是微观世界波粒二象性的内秉性的体现。

第三，不确定性是确定性的无奈展现。不确定性是确定性这些点的组成段的体现，点是客观的，段也是客观的，点只能无奈的以段展现。 能子源版权，违之必究！

我记得主角曾说过一句话：“即使失败了一千次，但只要成功一次就算是成功了。”我推测，主角可能不止一次回到过去来试图制止爆炸的发生，而我们看到的就是那成功的一次，原先的时间轴也因此发生了改变。前几次，主角并未对结局造成影响，罪犯说的那句“有些人试图违抗命运，反而使命运更快来临。”大概就是这个意思。由此可见，罪犯之前应该见过主角，但主角之前的尝试都是以失败告终的。

相对论是关于时空和引力的理论，主要由爱因斯坦创立，依其研究对象的不同可分为狭义相对论和广义相对论。相对论和量子力学的提出给物理学带来了革命性的变化，它们共同奠定了近代物理学的基础。相对论极大的改变了人类对宇宙和自然的“常识性”观念，提出了“同时的相对性”、“四维时空”、“弯曲时空”等全新的概念。不过近年来，人们对于物理理论的分类有了一种新的认识——以其理论是否是决定论的来划分经典与非经典的物理学，即“非经典的＝量子的”。在这个意义下，相对论仍然是一种经典的理论。传统上，在爱因斯坦刚刚提出相对论的初期，人们以所讨论的问题是否涉及非惯性参考系来作为狭义与广义相对论分类的标志。随着相对论理论的发展，这种分类方法越来越显出其缺点——参考系是跟观察者有关的，以这样一个相对的物理对象来划分物理理论，被认为较不能反映问题的本质。目前一般认为，狭义与广义相对论的区别在于所讨论的问题是否涉及引力（弯曲时空），即狭义相对论只涉及那些没有引力作用或者引力作用可以忽略的问题，而广义相对论则是讨论有引力作用时的物理学的。用相对论的语言来说，就是狭义相对论的背景时空是平直的，即四维平凡流型配以闵氏度规，其曲率张量为零，又称闵氏时空；而广义相对论的背景时空则是弯曲的，其曲率张量不为零。爱因斯坦在他1905年的论文《论动体的电动力学》中介绍了其狭义相对论。狭义相对论建立在如下的两个基本公设上：狭义相对性原理（狭义协变性原理）：一切的惯性参考系都是平权的，即物理规律的形式在任何的惯性参考系中是相同的。这意味着物理规律对于一位静止在实验室里的观察者和一个相对于实验室高速匀速运动着的电子是相同的。光速不变原理：真空中的光速在任何参考系下是恒定不变的,这用几何语言可以表为光子在时空中的世界线总是类光的。也正是由于光子有这样的实验性质，在国际单位制中使用了“光在真空中1/2,9979,2458秒内所走过的距离”来定义长度单位“米”（米）。在本质上，所有的物理学问题都涉及采用什么时空观的问题。在二十世纪以前的经典物理学里，人们采用的是牛顿的绝对时空观。而相对论的提出改变了这种时空观，这就导致人们必须依相对论的要求对经典物理学的公式进行改写，以使其具有相对论所要求的洛伦兹协变性而不是以往的伽利略协变性。在经典理论物理的三大领域中，电动力学本身就是洛伦兹协变的，无需改写；统计力学有一定的特殊性，但这一特殊性并不带来很多急需解决的原则上的困难；而经典力学的大部分都可以成功的改写为相对论形式，以使其可以用来更好的描述高速运动下的物体，但是唯独牛顿的引力理论无法在狭义相对论的框架体系下改写，这直接导致爱因斯坦扩展其狭义相对论，而得到了广义相对论。爱因斯坦在1915年左右发表的一系列论文中给出了广义相对论最初的形式。他首先注意到了被称之为（弱）等效原理的实验事实：引力质量与惯性质量是相等的（目前实验证实,在10 �6�1 12的精确度范围内,仍没有看到引力质量与惯性质量的差别）。这一事实也可以理解为，当除了引力之外不受其他力时，所有质量足够小（即其本身的质量对引力场的影响可以忽略）的测验物体在同一引力场中以同样的方式运动。既然如此，则不妨认为引力其实并不是一种“力”，而是一种时空效应，即物体的质量（准确的说应当为非零的能动张量）能够产生时空的弯曲，引力源对于测验物体的引力正是这种时空弯曲所造成的一种几何效应。这时，所有的测验物体就在这个弯曲的时空中做惯性运动，其运动轨迹正是该弯曲时空的测地线，它们都遵守测地线方程。正是在这样的思路下，爱因斯坦得到了其广义相对论。相对论主要在两个方面有用：一是高速运动（与光速可比拟的高速），一是强引力场。相对论直接和间接地催生了量子力学的诞生，也为研究微观世界的高速运动确立全新的数学模型。

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