不確定性和測不準原理的不同之處?

正如題目所言。 通過統計自然而然可以得出uncertain principle。一種證明方法大概思路是:統計量A、B。求出他們各自的方差、協方差。再用到兩個不等式。自然而然得出廣義uncertain principle. 測不準不能說明不確定。
我的問題是:平時人們所說的「不確定性」和「測不準」有什麼關係,換句話說,它們分別代表什麼呢?

來源於格里菲斯的 量子力學概論


這是翻譯的問題造成的,現在我們一般都不再用「測不準原理」這樣的說法了。

仔細考慮一下,如果一定要強調「測不準」,那麼直接從這個說法來看,它必須涉及到一些「測量」的過程,而在量子力學當中時間 t 不是一個可測量量,而是一個參數,因此只談「測不準」,就不太適合包括Delta E Delta t geq hbar/2 了。

如果排除能量時間的不確定關係,在引入不確定關係的時候,也常常可能從不同的角度來說明。以坐標動量不確定關係為例,在普通物理和量子力學的教科書上可能有不同的表達:

  • 坐標動量互為 Fourier 變換——不確定關係
  • 坐標動量對易關係——Cauchy-Schwarz——不確定關係

關於這一問題有一系列很好的科普文章可以參考:
http://songshuhui.net/archives/50111
http://songshuhui.net/archives/50165
http://songshuhui.net/archives/50364
http://songshuhui.net/archives/50550


它們說的是一件事情,都是uncertainty principle。測不準原理是舊的說法,是不準確的。恰當的說法應該是不確定性原理。
如題主所給出的證明方法,不確定性原理是量子力學基本假設出發的推論。至於不確定性是量子力學內蘊的性質(「不確定」)還是由於測量儀器總是引入誤差帶來的結果(「測不準」),這個問題仔細分析更像是一個哲學問題,因為量子力學是一個不包含測量的理論,在測量之前力學量的取值已經具有不確定性。也就是說,不確定性是系統內稟的性質,和是否測量無關。但是不測量,談力學量的取值、期望、方差是沒有意義的。然而在測量的過程中,我們又不可避免的會對系統產生影響,造成不確定性。但是這一不確定性不可能通過改進測量方法而減小到不確定性原理所要求的最小值以下。


題主答案補充提到的貌似是統計誤差,和測不準/不確定性都沒關係。

樓上幾位說的不太準確,由於中文翻譯的隨意,測不準原理不一定就是對應uncertain principle。

至少在我看到的某本老版物理教材中,測不準原理被定義為觀測者對於原本系統的干擾。

也就是說:如果你想知道系統本身的狀態,就勢必要對系統本身做一定的干涉,所以得到的結果永遠有誤差。

查閱了維基百科,對此的解釋如下:

長久以來,不確定性原理與另一種類似的物理效應(稱為觀察者效應)時常會被混淆在一起。
觀察者效應指出,對於系統的測量不可避免地會影響到這系統。為了解釋量子不確定性,海森堡的表述所援用的是量子層級的觀察者效應。

之後,物理學者漸漸發覺,肯納德的表述所涉及的不確定性原理是所有類波系統的內秉性質,它之所以會出現於量子力學完全是因為量子物體的波粒二象性,它實際表現出量子系統的基礎性質,而不是對於當今科技實驗觀測能力的定量評估。

在這裡特彆強調,測量不是只有實驗觀察者參與的過程,而是經典物體與量子物體之間的相互作用,不論是否有任何觀察者參與這過程。

從字面本意去理解,個人認為測不準原理和觀察者效應的對應更自然。

由此可見,不確定性原理(Uncertainty principle)和觀察者效應(Observer effect)是兩個概念,前者是物質本身的不確定,後者是人類觀察的極限,物理史上兩者被混效過,但是現在已經很清楚了。而由於物理史上的混淆和翻譯的不嚴謹,「測不準」一詞和以上兩個概念都攪不清楚。

相關維基詞條:
Observer effect (physics) Uncertainty principle
(有趣的是,中文維基的「不確定性原理」和「觀測者效應」被重定向在了一起,但詞條內詳細的解釋了兩者不是一回事)


引用一下百度百科對於觀察者效應(Observer Effect)的闡述:

所謂的「觀察者效應」,指的是被觀察的現象會因為觀察行為而受到一定程度或者很大程度的影響。說得廣泛一點,我們幾乎沒辦法不影響我們觀察的事物——只不過是程度高低不同而已。(需要注意的是,「觀察者效應」和「海森堡不確定性原理」(Heisenberg Uncertainty Principle)並不是一回事兒,儘管你會常常遇到人們對這兩個概念誤解誤用。簡要地說,前者重點在「觀察」,後者重點在「測量」。)

有的時候,觀察者的存在會產生非常令人震驚的效果。Leland Ossian Howard曾於1886年在Science上發表自己觀察到的「螳螂吃夫」現象:「把它們放在罐子里的時候,交配後的雄螳螂會嘗試著逃跑。可是幾分鐘之內,它就會被雌螳螂捉住。雌螳螂會先扯下雄螳螂的頭吃掉,然後是脛節,而後是大腿……看起來,如果一個雄螳螂最終竟然能從此螳螂那裡逃脫的話,幾乎是天賜的好運。」

可是,後來的廣泛調查發現,這個流傳了近百年的「令人震驚」的「事實」,是「觀察者效應」造成的。在自然界中,交配之後螳螂吃夫的現象幾乎不存在。而雌螳螂把雄螳螂吃掉的原因更可能是觀察者在場而引起雌螳螂緊張,誤以為雄螳螂是敵人才造成的。(Michele Doughty, Serendip, 2002)去年九月份,紐約時報也刊載過相關的文章,還專門做了一個幻燈片演示 (Slide Show)。

把測不準原理解釋成觀測者效應的那本物理教材很遺憾暫時沒找到,
這裡有一個將不確定性原理稱為測不準原理的例子,說明這個名字對應的東西很混亂:

(《原子物理學》,禇聖麟,高等教育出版社,1985年3月第8次印刷)
那張名片是純白色的,光線不好,修正一下手機的糟糕的白平衡,這本書比照片上黃的多= =。


科學的解釋大家說的多了,不妨跳出限制,從科幻的角度來暢想一下,開拓一下思維。
我常常在想,是不是有一種更高緯度的生命,我們世界所有的物質,只不過是他們為了傳遞信息而創造的介質。微觀粒子的測不準原理,其實只是因為他們把信息的調製在更高頻率和更小的空間。這就好像我們在電線上傳播方波,頻率達到Ghz,但是有一種低級生物,在他們的世界,對於時間的最高解析度就是秒,那麼,無論他們如何測量和分析,都只能得到電壓是隨機的這一結論,卻看不見Ghz頻率下二進位代碼所蘊含的信息。
我覺得,我們就是這個低級生物。我們所謂的電子云,概率波,測不準原理,其實都只是時間和空間基本緯度受限的結果。如果我們可以克服這一點,以極小的空間和時間尺度來觀察氫原子的核外電子,或許它的震蕩是非常有規律的,隱藏著更高緯度的世界的秘密。


感覺一切都是註定的,世界上的事情都是必然發生的,沒有偶然。不存在所謂的測不準,要麼是我們目前的技術不知道也理解不了如何測,一個固定的輸入必然會有一個固定的輸出,測不準無非是說測試的過程影響了最終的結果,換個角度可以想測試的過程本身就是被註定的,舉個例子,比如計算 1*2*3*4*5=? 這個結果是 120,在1,2,3,4,5初始化的時候就已經定了結果是120,只是我們在計算之前不知道是多少。感覺現在整個世界也是都處在一個計算過程中,宇宙的起始的時候就已經定了最終的結果,每一步發生的事情都由前一個事情決定,我們只是出於過程中。


不確定和測不準,字面上的意思是不同的。但在量子力學裡,它們的意思是一樣的,因為在量子力學裡,不確定來源於測不準,測不準就是不確定。

關於測不準就是不確定這件事,其提出者海森堡和相對論的開創者愛因斯坦討論過。愛因斯坦對此有點反對,他說測不準不代表不確定。海森堡說,相對論不也是這樣的么?沒有絕對時間,僅僅是因為測不準。愛因斯坦沒有說話。


不確定性是由於你是人導致的,測不準原理是由於這是宇宙導致的。
不確定性導致的誤差了可以通過人為減小,而測不準原理導致的誤差是一定存在的。


根據我的 維度線理論,可以解釋 量子糾纏 測不準原理 萬有引力 等 科學難題!在這裡,我就先解釋一下 量子糾纏 跟 測不準原理吧,關於 萬有引力 等其他難題,可以查看我的主頁 文章。


粒子本身 跟 周圍空間 是通過 更本質的 維度線 相連,當 A B C 粒子 里的 維度線 相連震動,這三個粒子 里維度線的 震動模式,會在 三個粒子 之間互相傳遞,形成共振。

這就解釋了,1. 為什麼在量子微觀層面,為什麼同一個粒子好像是可以同時出現在不同地點的,實際上是 粒子裡面的維度線 震動模式 變得相同了,自然呈現出來的粒子是一樣的~~~~( 這裡要記得,弦不同的振動 會產生不同的粒子 )
2. 解釋 量子糾纏,因為 粒子形成了共振, 在粒子之間 會產生出 一條連接絲線(就好像 吃糖葫蘆,嘴 會從 糖葫蘆上 黏出一個絲......) ,這種 連接絲線 會 始終將 粒子相連,所以不論多遠,他們都始終相連 。..


其實這裡混淆了三個概念:不確定性,測不準,觀察者效應,但這三個概念都又是有聯繫的!
題主的這個問題可以歸結到:一個粒子的當前狀態是確定的嗎?
1、測不準:測量會引起粒子原本狀態的改變,所以我們不能通過測量得知粒子的狀態!但,粒子當前狀態是唯一的,即便是複合了測量量,只要存在當前狀態,就說明它是確定的。人類確定不了,但宇宙可以!
2、不確定性:粒子當前狀態可以是A也可以是B,甚至是C…
排除測量誤差,人類不可能在不與粒子"相關心"(典源王陽明的山中花)下得知粒子狀態!當前宇宙是混沌狀態,因此宇宙也不可能確定!
3、觀察者效應:觀察引起其他狀態坍縮,即當我們去觀察一個粒子的時候,粒子的狀態就確定了!上文提到的"相關心"就是觀察者效應!具體栗子可以參考薛定諤的貓!

那麼重點來了:我們如何可以知道一個粒子當前狀態可以是A也可以是B;別告訴我是因為觀察,因為觀察者效應說一旦觀察粒子嗯狀態就確定了;更不能測量,因為測不準!

好了你總不會說是信仰吧,量子力學的信仰?


沒有測不準原理,是翻譯錯誤
但是測不準確實存在,因為誤差無法避免
產生誤差的原因包含不確定性,但並不是全部


我感覺吧、造成測不準現象的原因是因為四維空間的光隨機的打在三維空間上一樣、就像二維空間的生物的測不準是由於三維空間內的光時刻不停的隨機穿過他們的空間


兩個是一個意思。
不確定性原理(Uncertainty principle),又稱「測不準原理」、「不確定關係」,是量子力學的一個基本原理,由德國物理學家海森堡(Werner Heisenberg)於1927年提出。——百度百科

在量子力學裡,不確定性原理(Uncertainty principle)表明,粒子的位置與動量不可同時被確定,也就是說不能同時既測准粒子位置又測准其動量,因此又翻譯成測不準原理。

長久以來,不確定性原理與另一種類似的物理效應(稱為觀察者效應)時常會被混淆在一起。觀察者效應指出,對於系統的測量不可避免地會影響到這系統。為了解釋量子不確定性,海森堡的表述所援用的是量子層級的觀察者效應。之後,物理學者漸漸發覺,肯納德的表述所涉及的不確定性原理是所有類波系統的內秉性質,它之所以會出現於量子力學完全是因為量子物體的波粒二象性,它實際表現出量子系統的基礎性質,而不是對於當今科技實驗觀測能力的定量評估。在這裡特彆強調,測量不是只有實驗觀察者參與的過程,而是經典物體與量子物體之間的相互作用,不論是否有任何觀察者參與這過程。

有很久一段時間,不確定性原理被稱為「測不準原理」,但實際而言,對於類波系統內秉的性質,不確定性原理與測量準確不準確並沒有直接關係,因此,該譯名並未正確表達出這原理的內涵。另外,英語稱此原理為「Uncertainty Principle」,直譯為「不確定性原理」,並沒有「測不準原理」這種說法,其他語言與英語的情況類似,除中文外,並無「測不準原理」一詞。現今,在中國大陸的教科書中,該原理的正式譯名也已改為「不確定性原理」。


樓上金宏宇同學錯誤的,即便從宏觀角度,三個剛體軌跡都沒有可確定的結果(不可積分,其中任何一個剛體的變化率並不能決定任何另外一個的行為),何況無數個剛體,世界是不確定的,一個多態加布朗運動的世界只可能有同樣程度多態的起始條件


推薦閱讀:

如何系統的學習相對論和量子力學?
平行宇宙是坊間傳言還是科學定義?
如何看待最新的關於「宇宙沒有開端,大爆炸不存在」的物理模型?
宇宙大爆炸時,奇點外面是什麼?
如何看待無工質微波引擎Emdrive通過同行評議,將發表在AIAA上?

TAG:物理學 | 量子物理 | 決定論 | 測不準原理 |