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“观察者决定被观察者”成为量子世界的定则

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1927年:“不确定性原理(测不准原理)”被提出

提出者:海森堡

事件意义:“观察者决定被观察者”成为量子世界的定则

为使自己建立的抽象、复杂的矩阵力学更易被理解和接受,血气方刚的海森堡又着手用更形象、直观的方式来描述他的理论。这个过程中,他又有了意外的新发现:

电子的位置与动量不可能同时被精确测定--如果电子的动量越确定,则其位置就越不确定,反之亦然。由此,海森堡提出“不确定性原理”。

费曼认为,量子力学的全部理论都取决于不确定性原理的正确性。正是不确定性原理保护了量子力学,否则量子力学就将坍塌,世界也不会是如今的模样。

费曼据此来解释为什么我们不会穿过地板往下掉--当我们行走时,鞋子中的大量原子带着自身的质量挤压着地板中的原子,当地板中的原子被挤压得更靠近一些时,原子中的电子必然就被限制在一个更狭小的位置空间中,按照不确定性原理,平均而言它们的动量将因此变得更大,这就意味着抵抗的能量变大。

为解释“不确定性原理”,海森堡引入了“波函数坍缩”概念:在被测量前,电子处于玻恩“概率诠释”中所说的“叠加态”;被测量时,叠加态坍缩为一个本征态。

简单地说:测量前,存在无数可能;测量时,得到一个确定结果。测量,就是“观察”。因此,微观世界和宏观世界的差别就是:

微观世界:观察前--不确定;观察一瞬间--确定;

宏观世界:观察前--确定;观察一瞬间--确定。

关键还在于:正是观察导致微观粒子的状态被确定下来。因此,与其说是观察“发现”了粒子的状态,不如说正是观察者“创造”了粒子的状态--在量子世界,观察是“因”,看到的现象是“果”。

观察,是粒子从充满可能性的叠加态到确定的本征态之间的桥梁。而量子世界的规则是:观察者决定被观察者。

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