量子力学产生的原因是不是就是微观观测工具的局限性?

个人理解,由于人类掌握的观测工具本身能量太高,一旦观测微观粒子,本身就会对粒子状态造成改变;
如果不想改变它,就只能不观测它,那关于它我们只能什么都不知道。所以“它们存在的信息只能源于我们的主动观测 ”,因此“必须得有一个观测者”。
因此,我们只能重复地、换着花样观测它,这样才能勉强根据它在各种观测方式下的表现来推断它的性质。
但由于始终无法“无损观测”,所以有些信息始终无法确定,于是就有了不确定性。
但是在宏观领域,由于我们事实上是可以对物体运动进行无损观测,或几乎无损观测的,所以就可以忽略量子效应。
假如,我们的观测手段取得了突破,能够以更小的扰动观测微观粒子,那么事实上量子效应本身就消失了。但是由于奥卡姆剃刀,这种观测工具目前还没找到,我们只能假设它不存在,于是就有了基于当前观测手段的量子力学?

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5个答案
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国内对uncertainty principle的误读,其实最初翻译该名词的人有很大责任。
合适的译法应该是不确定性原理,而非测不准原理。
因为该不确定性是由算符不对易引起的,是先验的一个原理,而非由于观测手段不精确,亦或是观测带来的扰动而导致不确定。
举个经典的例子吧:假如你对一段声波进行解谱,可能得到的是一个单一频率谱,例如简谐波;也可能得到的是一个有很大频率展宽的波包,例如脉冲波。

简谐波是有精确频率的,但其空间分布却很广。而相反,脉冲波有比较精确的坐标,但其波谱却很广。这两者是无法协调的,傅里叶变换的特性决定了频率和坐标无法同时取精确值,这两个量逻辑上互不兼容。

所以对声波来说,也存在频率和坐标的不确定性,而我们观测声波带来的干扰可以做到很小很小,但并不会减弱这种不确定性。

对电子来说,这种不确定性就变成了动量和坐标的不能同时确定,因为对于电子来说,物质波的频率就代表着动量。

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不确定性原理是固有的,与观测干扰无关,量子力学的整个理论本身并不涉及观测。比如说位置和动量的不确定关系,是理论根本不允许粒子同时存在确定的动量和位置,不是测不测的问题,你可以把位置测得无限准确,但同时理论必然要求动量无限不准确,不管你有什么牛逼的动量测量手段。

小侯飞氘说的没错,量子力学中,一个粒子的动量和位置的数学关系是一个波列的频率和展宽:准确单一的频率必然意味着无限的展宽;尖锐的脉冲有着极窄的展宽,确必然有极宽的频谱。

物质波是概率波,这就神奇了,因为即使在经典观点中没有物理影响的行为,譬如“看了一眼”,即使啥也没看见,也有概率影响。如果原来波函数的模方在此处不为零,就因为这啥也没看见的一眼,概率波的模方在这就必须变成零了,概率波就变成了另一副样子,这就是所谓“测量的影响”。其实严格来讲我觉得不是“测量”有影响,而是“知道”有影响。

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为什么邀请我啊?我又不学这个。不过你的理解是错的,不确定性是内秉的,不是因为观测造成的。所以现在叫不确定性原理而不是测不准原理。

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抱歉,我对量子可能还不如小学生知道的多

但是你的题目可能有点问题,量子力学产生的原因是不是观测工具的局限性,那么牛顿力学产生的原因是不是人类的观测呢?其实你观测不观测,牛顿力学始终是存在的,只是没有个名字而已。就像小学时并不知道牛顿,但是摩擦力和万有引力让我们平稳的走在路上。同理,你观测不观测,测不测得准,都不能决定量子力学是不是存在,它是客观存在的,只是我们还没研究而已。

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量子力学的产生原因与观测工具完全无关,甚至任何物理理论的产生都不是因为观测工具的局限性。

在做电子双缝干涉实验时,科学家发现,大量电子产生的双缝干涉图像是非常典型的,但在排除观察精度问题之后观察少量电子却完全无法准确预测其通过窄缝后的运动轨迹,这与牛顿体系相矛盾。类似的实验现象还有很多,这说明了牛顿体系存在局限性。在认识到这种局限性后,科学家才想方设法的去寻找新理论来解释客观现象,量子力学和相对论都是在这种背景下才产生的。其实,所有科学理论的产生都是基于对客观现象的观察然后去总结规律而产生的,观测工具只是在发现现象和验证理论等环节上起作用,其本身与理论的产生完全无关。

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