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海森堡的不確定性原理是量子化學學的基石之一,但這些沒有仔細研究過它的人常常不太了解它。它確實在自然界最基本的層次上定義了某種程度的不確定性,但這些不確定性以一種極其有限的形式表現下來,所以它不會影響我們日常生活。只有悉心設計的實驗能夠闡明這一原理。
1927年,芬蘭化學學家維爾納·海森堡提出了不確定性原理。在企圖完善量子化學的直觀模型時,海森堡發覺了個別基本關系,這種關系限制了我們對個別數學量的了解程度。具體地說,在最直接地應用這一原則時:你越精確地曉得粒子的位置,就越不能同時曉得同一粒子的動量。
它的公式為ΔxΔp≥h/4π,式中Δx是物體位置的不確定性,Δp是物體動量的不確定性,h是普朗克常數。從這個等式中,我們可以依據我們檢測的相應精度水平,說出系統檢測不確定度的一些數學性質。假如某個量的不確定度顯得十分小,這就相當于有一個十分精確的檢測,之后等式告訴我們,相應的另一個量的不確定度將會降低。
換句話說,我們不能同時檢測多項式的兩種性質,以達到無限的精確度。我們檢測位置越精確,同時檢測動量就越不精確,反之亦然。為此,許多人對這個原理倍感十分不適量子物理三大理論量子糾纏觀察者原理,她們努力找尋清除不確定性原理的技巧。
其中有一些人覺得量子糾纏能清除不確定性原理。當兩個粒子處于糾纏態的時侯,我們就可以對一個粒子的動量進行精確檢測,對另一個粒子的位置進行精確檢測,再把檢測結果綜合上去,因而去除不確定性。
量子糾纏是量子化學學的核心原理之一,而且它也被人們高度誤讀。簡而言之,量子糾纏是指多個粒子以某種形式聯接在一起,一個粒子的量子態的檢測決定了其他粒子可能的量子態。這些聯系并不取決于粒子在空間中的位置量子物理三大理論量子糾纏觀察者原理,雖然你將糾纏在一起的粒子分離數十億英里,改變一個粒子也會導致另一個粒子的改變。雖然量子糾纏看上去可以頓時傳輸信息,但它實際上并不違背精典的光速,由于在空間中沒有“運動”。
量子糾纏的精典事例被稱為EPR悖論。在這些情況的簡化版本中,考慮一個量子載流子為0的粒子衰弄成兩個新粒子,粒子A和粒子B,它們朝著相反的方向運動。但是,原始粒子的量子載流子為0,因而每位新粒子的量子載流子都是1/2,并且一個是+1/2,另一個是-1/2,由于它們加上去是0。
這些關系意味著兩個粒子糾纏在一起。當你檢測粒子A的載流子時,這些檢測會對你檢測粒子B載流子時可能得到的結果形成影響。這不僅僅是一個有趣的理論預測,并且早已通過貝爾定律的實驗驗證了。
因而,當你精確檢測粒子A的位置的時侯,你檢測的結果早已通過量子糾纏傳遞到粒子B了,所以你將難以精確檢測粒子B的動量。海森堡的不確定性原理不會由于量子糾纏而失效。