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新實驗表明:不確定性原則并不像我們想象的那樣不確定

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“不確定”這個詞在量子力學中被廣泛使用。一種思想流派認為,這意味著世界上有一些我們不確定的東西。但大多數物理學家認為自然本身就是不確定的。

內在的不確定性是德國物理學家維爾納·海森堡(Werner Heisenberg)(現代量子力學的創始人之一)提出這一理論的核心。

他提出了不確定性原理,表明我們無法同時知道粒子的所有屬性。

例如,測量粒子的位置可以讓我們知道它的位置。但是這種測量必然會干擾其速度,其量與位置測量的精度成反比。

海森堡錯了嗎?

海森堡使用不確定性原理來解釋測量如何破壞量子力學的經典特征,即雙縫干涉模式(下面將詳細介紹)。

但早在20世紀90年代,一些知名的量子物理學家聲稱已經證明可以確定粒子穿過的兩個狹縫中的哪一個,而不會明顯擾亂它的速度。

這是否意味著海森堡的解釋一定是錯的?在剛剛發表在《科學進步》雜志上的的研究報告宣稱,這個結論是不正確的。

澳大利亞格里菲斯大學量子動力學中心主任霍華德·懷斯曼(Howard Wiseman)的研究團隊做的最新實驗表明:速度擾動(不確定性原理預期的大小) 在某種意義上總是存在的。

但在進入細節之前,我們需要簡要解釋一下雙縫實驗。

雙縫實驗

雙縫實驗

雙縫實驗是一種“雙路徑實驗”。在更廣義的實驗里,微觀物體可以同時通過兩條路徑或通過其中任意一條路徑,從初始點抵達最終點。這兩條路徑的程差促使描述微觀物體物理行為的量子態發生相移,因此產生干涉現象。

在這種類型的實驗中,存在具有兩個孔或狹縫的屏障。還有一個量子粒子,其位置不確定,足以覆蓋兩個狹縫,如果它在屏障上發射。

因為我們無法知道粒子穿過哪個狹縫,所以它就像穿過兩個狹縫一樣。


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