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【科学问答】海森堡的测不准原理是怎么回事?

· 科学趣闻

大家快来看!微笑的小哥哥是不是超帅呀~他就是沃纳·卡尔·海森堡。走个流程,简单介绍一下叭

德国著名物理学家,量子力学的主要创始人,‘哥本哈根学派’代表性人物。

就是他,发现了测不准原理(*゚ロ゚)!!

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测不准原理:

你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子位置的不确定性,必然大于或等于普朗克常数除以4π。

这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。

Emmmmmmmm……没明白,那好吧,!只能使出杀手锏了

以下画面请自行脑补

拿一支温度计将它放在一盆滚烫的水中(注意是滚烫),然后,我们测出了水的温度

提问:这个数据准确吗?(天真的)小A学妹抢答:还用问?当然很准确!

No!

温度计是凉的,放入水中时,会使水温会发生一丢丢的变化。那么原始温度就不复存在了,也就是说,温度计测出的温度不是 =,而是 ≈。

问题又来了!有没有可能发明一些微小灵敏而且不直接同所要测量的性质发生关系的测量器件和方法。

这样就被测物,就不会受到影响了呀~

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哎呦不错哦,想到这里,赶脚自己也具备,物理学家的思考头脑(自我陶醉ing)

海森堡同学抢答:这根本不可能!!!(very very 严肃的口吻)

海森堡Show Time!

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因为在微观世界一个测量器的大小≥一个亚原子粒子的大小,一个测量器使用的能量≥一个能量子一个粒子 & 一个能量子,已经足以给物质带来一定的变化了。尽管这些变化极其微小,可它们依然存在。

 

举个栗子

 

在原子的世界里,事物极其微小,光波从原子反射出去,原子的方向和速度会发生改变,在某些情况下甚至会使原子中的电子偏离原子

 

小结一

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测量行为不可避免地会扰乱被测物,从而改变它的状态,于是,“测不准”就这就发生了。

 

其次,测不准原理的存在是因为,宇宙中所有东都同时表现出粒子和波的形态。

 

前方高能!!!大波知识点还有0.1秒到达战场

 

知识点1:粒子

于时间中任何一瞬间存在于唯一一个地方也就是,它100%在某个位置。

知识点2:波

是空间中散开的干扰,就像池塘上的涟漪,通过波长(两个波峰或波谷间的距离)可以识别它的全貌,和粒子不同,它在一个确定位置上的可能性很小。

知识点3:动量

动量=质量×速率;动量越大波长越短

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跟着海森堡同学了解了这么多好嗨哟!!!

"上面那位同学,请结束你的表演,问题还没解决!!",“憋走神,跟上我的思维!“

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画一个有波的图表,将不同波长的波组合在一起,解释一下,不同的波,代表不同动量可能性。

相同合并、不同抵消、相同合并、不同抵消……当当当当~~~~结果就是酱紫啦!!

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继续加入不同的波,相互抵消的地方就更大。最后,创造出一个波包这就是,同时拥有位置和动量属性的粒子。

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但波包是一个范围,粒子的位置可以在这个范围的任意一点而且不同波加在一起创造出波包,我们可能得到,与其中一个粒子相对应的动量。这样一来,位置和动量都是不确定的。如果你要更确定的位置,就做一个更小的波包,也就是加入更多的波,这样动量的不确定性就增大了;反之,如果你要更确定的动量,就要做一个更大的波包,也就是减少的波的数量这样位置的不确定性又增大了。

小结二

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位置测定得越准确,动量就越不准确;测得的动量越准确,测定的位置就越不准确。而且,这两种性质的不准确度,大于或等于普朗克常数除以4π

所以说呢,鱼和熊掌不可得兼啊~~

测不准原理,适用于微观世界,同时它也指出,宇宙具有某种“微粒性”。人们对客观事物的观察,仅仅只是针对客观事物的某一部分也就是某一范围的东西。正如在宏观世界中,我们远远看到一束花,它的枝干和花瓣映入眼帘。

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若近距离观赏,观察范围不断缩小,枝干被驱逐到观察范围之外,我们眼中便只有花瓣了,甚至花瓣也变成了,许多细小的颗粒或是斑点。微观世界也是如此,我们仅仅只能观察到,某一范围以內的东西,看不到范围之外的东西。

 

以上就是测不准原理,也叫不确定性原理。海森堡课堂到这里就结束了,大家都明白了嘛,如果没有的话,请点击回放,再来一遍!!!

 

欢迎大家做知识的搬运工,欢迎转载朋友圈😆

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