Tag Archive '測不準原理'

Posted By Mr. Thursday 在量子力學 (Quantum Mechanics) 裡面,有個定理叫做「測不準定理」,又稱為「不確定性原理」,英文是 Uncertainty Principle。這個定理是在講些什麼呢?是否是說,我們如果要測量一個東西的長度,拿一把尺,測量的時候因為刻度不夠細會有誤差呢?No No No。那麼是否因為物體會動,尺不會動,所以測不準呢?這樣子只有一部分正確。如果要用很簡單的白話文來說明測不準原理,應該就是:(下面有更正修改過) 物體有兩個性質,分別是「位置」和「動量」。 把物體位置的不確定性變小,動量的不確定性就會變大。 物體位置的不確定性變大,動量的不確定性就會變小。 不確定性越大,測量者就無法準確測量。 譬如說我要測量一本書的長度,如果我把書本固定在桌面上,我就知道測量的尺要往哪邊擺,但是書本在桌面這個小範圍就會移動的非常快速或非常緩慢(動量變化的範圍,也就是動量變化的不確定性增加),導致我雖然知道書本就在桌面這個範圍裡面,測量的尺卻無法捕捉書本移動的速度。 相反地,如果不限制書本的範圍在一個桌面上面,可以在任何地方,那麼書本的「動量不確定性」(動量可能分部的範圍) 就會變小,動量變化就是質量 (mass) 乘以速度變化 (velocity change) ,這個時候測量的尺如果要追上書移動的速度比較容易,但是卻茫茫然不知道書的「位置」在哪邊了,因為這個時候我們沒有限制書本位置變化範圍在桌面的小範圍內。 因此,「測不準原理」就是敘述物體「位置」和「動量」之間的互補效果 (trade-off) :位置越確定,動量就越不確定;位置範圍越不確定,動量就越確定。MMDays之前曾經介紹過MIT一位物理教授 Walter Lewin 教學如同表演。MIT開放式課程裡面有這位教授的上課內容錄影,其中量子力學介紹這一堂課就有介紹到測不準原理。各位不妨參考一下裡面介紹的內容。

Read Full Post »