關(guān)鍵詞：不確定性原理 ?愛因斯坦光箱實驗 共軛量 ?紅移效應(yīng)
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海森堡（Werner Heisenberg，1901年－1976年）是哥本哈根派的代表人物之一晃听，德國著名物理學(xué)家赏表。他于20世紀(jì)20年代創(chuàng)立的量子力學(xué)，可用于研究電子迎变、質(zhì)子、中子以及原子和分子內(nèi)部的其它粒子的運動，從而引發(fā)了物理界的巨大變化沿侈，開辟了20世紀(jì)物理時代的新紀(jì)元。為此市栗，1932年缀拭，他獲得諾貝爾物理獎，成為繼愛因斯坦和波爾之后的世界級的偉大科學(xué)家填帽。
什么是不確定性原理蛛淋？（Uncertainty principle）這個理論是說你不可能同時知道一個電子的位置和動量，位置的不確定性篡腌，必然大于或等于普朗克斯常數(shù)除于4π：（ΔpxΔq≥h/4π）褐荷，
海森堡的矩陣力學(xué)中有個奇特的乘法規(guī)則：p是電子的動量，q是電子的位置嘹悼。
p*q≠?q*p
這說明我們先觀測動量p叛甫，在觀測位置q，和先觀測位置q杨伙，再觀測動量p其监，其結(jié)果不一樣，這是為何限匣？原因是我們觀測動量p的這個動作抖苦，影響了q的數(shù)值，反過來也是一樣膛腐。這兩者不能同時觀測到睛约。
比如說我們要測量一個電子的位置，這就需要一個光子撞擊電子哲身，然后再反彈到你的眼睛里辩涝。問題是，光子撞擊完后勘天，你看到了電子怔揩，可是因為劇烈的撞擊捉邢，電子已經(jīng)不知道飛到什么地方去了，這個時候電子的速度你就無法得知了商膊，為了得到他的位置伏伐，我們劇烈的改變了它的速度，也就是動量晕拆。而在宏觀世界中藐翎，光子對經(jīng)典小球的撞擊是可以忽略不計的，這樣我們在測量完位置之后实幕，可以從容的測量小球的動量吝镣。而在量子世界中，這是不可行的昆庇。
海森堡經(jīng)過埋頭苦算得出了一個公式：
ΔpxΔq≥h/4π
Δp和Δq分別是測量p和q的誤差末贾，h是普朗克常量
按照這個公式，如果位置動量的100%的準(zhǔn)確整吆，那么Δp=0拱撵，也就是說Δq 將趨向于無窮大，這意味著測量位置的誤差無窮大表蝙，在動量確定的情況下拴测，我們根本無法準(zhǔn)備測量位置。
電子的動量P和位置q就像一對冤家勇哗，有你沒我昼扛，有我沒你。不管親近那個欲诺，都會導(dǎo)致另外一個急劇疏遠(yuǎn)，無法同時精確測量渺鹦，這種奇特的量被稱為“共軛量”扰法。這在宏觀世界中是不能理解的，一個物體的動量和位置毅厚，不都是可以測量的嗎塞颁，為何作為電子就不行了？這是因為量子世界中吸耿，電子是如此的微小祠锣，以致我們的介入對其產(chǎn)生了致命的影響，我們本身的擾動使得測量中充滿了不確定性咽安，從原則上都無法克服伴网。
根據(jù)不確定性理論，不是實驗導(dǎo)致的誤差妆棒，而是理論限制了我們能觀測到的東西澡腾。同時測量準(zhǔn)確的動量和位置在原則上是不可能的沸伏，不管科技多么達(dá)到都不行。這就像你永遠(yuǎn)無法造出永動機一樣动分。
根據(jù)牛頓的經(jīng)典物理理論毅糟，任何一個物體，我們知道了它的初始條件澜公，重量姆另，速度，阻力等等坟乾，就可以精確的預(yù)測它的運動軌跡蜕青。可是糊渊，海森堡的不確定性理論告訴我們右核，你無法同時確定的電子的位置和動量，這就是說不是你無法預(yù)測電子的運動渺绒，而是你根本無法給出準(zhǔn)確完備的初始條件贺喝！
為了維護經(jīng)典物理的榮耀，在第六屆索爾維會議上宗兼， 愛因斯坦向不確定性理論發(fā)出致命的一擊躏鱼，這就是愛因斯坦光箱實驗。
這個思想實驗是這樣的殷绍，假設(shè)有一個裝滿光子的箱子染苛，有個小孔，通過快門控制主到，每次只放出一個光子茶行。因為時間極短，Δt是足夠小的登钥。那么現(xiàn)在箱子里少了一個光子畔师，它的重量減輕了一點點，我們可以通過一個理想的彈簧秤測量出來牧牢，假設(shè)輕了Δm看锉，這就是說飛出去的光子重m，根據(jù)相對論的質(zhì)能方程E=mc2塔鳍，可以精確的計算出箱子內(nèi)部減少的能量ΔE伯铣。
那么ΔE和Δt都是確定的，海森堡的公式ΔE*Δt>h也就不成立轮纫。所以整個量子理論是錯誤的腔寡。
愛因斯坦這個大招是凝聚了畢生功力的一擊，包含了他的成名絕技相對論蜡感。據(jù)說當(dāng)時波爾就呆若木雞蹬蚁，面如死灰恃泪，搜腸刮肚也沒有找出這個實驗的破綻。量子理論真的要完蛋了犀斋？
經(jīng)過一晚上的冥思苦想贝乎，第二天早上，波爾終于想通了叽粹，物理學(xué)也得救了：）
波爾：“一個光子跑出去了览效，我們用一個彈簧秤測量它的重量Δm，看看箱子位移了多少虫几，假設(shè)位移為Δ q锤灿，這樣箱子在引力場中移動了Δ q的距離，根據(jù)廣義相對論的紅移理論辆脸，時間的快慢也隨之改變Δ T但校。可以根據(jù)公式計算出：Δ T>h/Δ mc2啡氢，再代入質(zhì)能公式Δ E=mc2状囱，得到最終結(jié)果：Δ TΔ E>h，這正是海森堡的不確定性原理”倘是。
有人說中間的推導(dǎo)沒有看懂亭枷，我也是一樣：（。ok搀崭，我們可以不理會數(shù)學(xué)推導(dǎo)叨粘，關(guān)鍵是愛因斯坦忽略了廣義相對論的紅移效應(yīng)：引力場可以使原子頻率變低，也就是紅移瘤睹，等效于時間變慢升敲。也就是說我們在準(zhǔn)備測量Δm時，在很大程度上改變了箱子里面的時鐘默蚌，造成了一個很大的不確定的ΔT冻晤。這意味著在愛因斯坦的試驗中，如果我們準(zhǔn)確的測量Δm绸吸，或者ΔE時，我們就根本沒法控制室光子的逃出時間T设江。
波爾這一招以其人之道锦茁，還治其人之身，簡直天衣無縫〔娲妫現(xiàn)在輪到愛因斯坦說出出話來了码俩。因果論必須死，因為物理學(xué)需要生歼捏！愛因斯坦后來又發(fā)起了第三次攻擊稿存，EPR佯謬笨篷，后面我們有機會再說。波爾直至愛因斯坦去世也沒有說服他瓣履，讓他認(rèn)為量子論是正確而且完備的率翅。然而，別的科學(xué)家已經(jīng)甚少關(guān)心這種爭執(zhí)袖迎，在量子論的引導(dǎo)下冕臭，各個分支蓬勃發(fā)現(xiàn)，從半導(dǎo)體到核能燕锥，從激光到電子顯微鏡辜贵，從集成電路到分子生物學(xué)，量子論成為有史以來在實用中最成功的物理理論归形。
