第四章 不確定性原理

19世紀(jì)邻辉，法國科學(xué)家拉普拉斯侯爵——宇宙是完全決定論的。

只要我們知道宇宙在某一時(shí)刻的完全狀態(tài)毕箍，我們便能預(yù)言宇宙中弛房，將會(huì)發(fā)生的任意事件，存在某些定律而柑，它制約其它所有事物文捶，包括人類的行為。

20世紀(jì)初媒咳，英國科學(xué)家粹排，瑞利勛爵和詹姆士金斯爵士，做了計(jì)算涩澡，支出一個(gè)熱的物體顽耳，如恒星，一定以無限大的速率輻射出能量。

1900年射富，德國科學(xué)家馬克斯普朗克指出膝迎，X射線光波和其他波，不能以任意的速率輻射胰耗，而只能以某些稱為量子的波包發(fā)射弄抬。每個(gè)量子具有確定的能量，波的頻率越高宪郊，能量越大掂恕。

光只能以波包或量子的形式出現(xiàn)，它具有與頻率成比例的能量的一串波弛槐。

用來觀測(cè)粒子的光的波長越長懊亡，則粒子位置的不確定性越大，而粒子速度的不確定性越大乎串。用來觀測(cè)粒子的光的波長越短店枣，則粒子位置的確定性越大，而速度的不確定性越大叹誉。

1926年鸯两，德國科學(xué)家，威納·海森伯长豁，提出不確定性原理钧唐。不可能同時(shí)精確地確定一個(gè)粒子的位置和速度，因?yàn)橛霉庹丈淞Ｗ咏辰螅Ｗ臃瓷涔獠ǘ巯溃瑥亩_定他的位置，但要精確測(cè)量位置酸舍，就要用短波帅韧，波長越短，單個(gè)量子的能量就越大啃勉，對(duì)粒子速度擾動(dòng)越大忽舟。

普朗克常量

粒子位置不確定性×粒子質(zhì)量×速度不確定性≥一個(gè)確定的量

這個(gè)量，不因測(cè)量方法和粒子種類不同而不同淮阐，而是物質(zhì)的基本性質(zhì)叮阅。

70多年后，仍有許多人不接受此理論枝嘶，對(duì)于一個(gè)超自然的生物帘饶，存在一種完全決定的定律哑诊，這些生物可以不干擾宇宙地觀測(cè)宇宙現(xiàn)在的狀態(tài)群扶。然而對(duì)于我們這些蕓蕓眾生而言，對(duì)這樣的宇宙模型并不感興趣，值得去品味的一段話竞阐。

奧堅(jiān)剃刀經(jīng)濟(jì)原理缴饭，將不能被觀測(cè)的部分都切掉。

20世紀(jì)20年代骆莹，海森納颗搂、埃爾溫、薛定諤幕垦、保羅·狄拉克重新表述量子力學(xué)理論丢氢，粒子具有位置和速度的一個(gè)結(jié)合物即量子態(tài)。

量子力學(xué)并不對(duì)一次觀測(cè)確定地預(yù)言一個(gè)單獨(dú)的結(jié)果先改，它預(yù)言一組可能發(fā)生的不同結(jié)果疚察，并告訴我們一個(gè)結(jié)果的不同概率。

愛因斯坦因?qū)α孔永碚摰呢暙I(xiàn)獲得諾貝爾獎(jiǎng)仇奶，但他從不接受機(jī)緣控制宇宙貌嫡，“上帝不擲骰子"篙程，量子力學(xué)影響著晶體管和集成電路的行為缕粹，電視計(jì)算機(jī)的基本元件，現(xiàn)代化學(xué)和生物學(xué)的基礎(chǔ)月培。物理科學(xué)未結(jié)合量子力學(xué)的只有引力和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)狈茉。

在量子力學(xué)中夫椭，存在著波和粒子的二象性，光的干涉氯庆，異相益楼，當(dāng)波動(dòng)異向時(shí)其波峰和波谷相抵消，同相点晴，當(dāng)波動(dòng)同相時(shí)波峰和波谷感凤，分別重合并相互增強(qiáng)。

肥皂泡現(xiàn)象粒督，在泡泡中看到的陪竿，絢麗無比的顏色，是由于從水的薄膜兩邊反射的光的干涉模式屠橄，

雙縫實(shí)驗(yàn)族跛，從雙縫來的波在屏幕的不同部分相互疊加或相互抵消，利用粒子锐墙，譬如電子得到類似的條紋礁哄，證明他們的行為和波相似。

粒子間的干涉現(xiàn)象溪北，對(duì)理解原子結(jié)構(gòu)桐绒，至為關(guān)鍵夺脾，后者是作為，化學(xué)和生物的基元茉继，量子力學(xué)之前咧叭，力學(xué)和電學(xué)定律預(yù)言，電子會(huì)失去能量并以螺旋線的軌道落在并最終撞上核上去烁竭，這表明原子菲茬，實(shí)際上所有的物質(zhì)都會(huì)坍縮成一種高密度的狀態(tài)。

丹麥科學(xué)家尼爾斯·波爾派撕，在1913年提出婉弹，電子不能在離中心核任意遠(yuǎn)的地方，而只能在一些指定的距離處公轉(zhuǎn)终吼。

因?yàn)殡娮映顺錆M最小距離和最小能量的軌道外马胧，不能進(jìn)一步向螺旋靠近，這就解決了衔峰，原子坍縮的問題佩脊。

美國科學(xué)家，查理德·費(fèi)恩曼引入對(duì)歷史求和法垫卤，摹寫波粒二相性威彰，粒子從A到B，可走所有可能的軌道穴肘，和每個(gè)路徑相關(guān)存在一對(duì)數(shù)：一個(gè)數(shù)表示波的幅度歇盼，另一個(gè)表示在周期循環(huán)中的位置。分子是由一些原子軌道上的電子圍繞不止一個(gè)原子核運(yùn)動(dòng)而束縛在一起形成的评抚。

原子論的演化

希臘哲學(xué)家豹缀，德謨克利特提出顆粒狀原子模型，盧瑟夫的電子繞核公轉(zhuǎn)模型慨代，薛定諤的原子的量子力學(xué)模型邢笙。愛因斯坦廣義相對(duì)論制約了宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)，它沒有考慮到量子力學(xué)的不確定性原理侍匙，奇點(diǎn)理論氮惯，指出至少在兩種情形下引力場(chǎng)，會(huì)變得非常強(qiáng)——黑洞和大爆炸想暗。在這樣強(qiáng)的場(chǎng)里量子力學(xué)效應(yīng)應(yīng)該非常重要妇汗。

未知讓人好奇，想要去探索
未知讓人迷惑说莫，找不到方向入口
未知是所有新鮮事物的源泉
未知是一切混沌走向開明的起點(diǎn)
不確定性原理給未知這個(gè)少女
蒙上一層美麗的面紗
揭開面紗 遇見美麗