量子力學產生的基礎是不是就源於微觀觀測工具的局限性？

01-03

個人理解，由於人類掌握的觀測工具本身能量太高，一旦觀測微觀粒子，本身就會對粒子狀態造成改變；
如果不想改變它，就只能不觀測它，那關於它我們只能什麼都不知道。所以才有了「它存在的信息源於我們的主動觀測」，因此「必須得有一個觀測者」。
因此，我們只能重複地、換著花樣觀測它，這樣才能勉強根據它在各種觀測方式下的表現來推斷它的性質。
但由於始終無法「無損觀測」，所以有些信息始終無法確定，於是就有了不確定性。
但是在宏觀領域，由於我們事實上是可以對物體運動進行無損觀測，或幾乎無損觀測的，所以就可以忽略量子效應。

假如，我們的觀測手段取得了突破，能夠以更小的擾動觀測微觀粒子，那麼事實上量子效應本身就消失了。但是由於奧卡姆剃刀，這種觀測工具目前還沒找到，我們只能假設它不存在，於是就有了基於當前觀測手段的量子力學？

「不確定性」是內秉性質，不是由觀測引起的。所以實際上，「測不準「原理的提法並不恰當。

不確定關係是由波函數的假設直接推出的，如果你期待著一種無損觀測存在，那麼整個量子理論就會坍塌，估計除了看熱鬧的民科，沒人對這種可能性感興趣。

所以說，如果不用波函數來描述世界，你打算用什麼樣的世界觀呢？難道用經典物理的世界觀么？在現在的實驗結果下，經典物理早已經被打成篩子了，小修小補是不可能救得回來的。

測量理論也是天坑啊，這應該是屬於量子力學基本原理之下的問題了吧。。。。

不過我更願意相信量子力學是微觀尺度上的基本原理，在經典極限下波動性表現不出來。

你所說的很像上世紀Bohm提出來的隱變數理論，認為測量過程中引入的隱變數造成了量子力學的不確定性。不過此理論已經被證明是錯的了，因為如果存在隱變數的話，必須滿足貝爾不等式，但是現實中很多例子都違背了貝爾不等式，所以隱變數理論也就站不住腳了。

如果有興趣，可以看Wiki上Hidden Variable theory這一詞條。介紹的比較詳細，希望可以解決你的疑惑。

－－－－－－－－－－－－補充－－－－－－－－－

之前的答案寫的不好，應該補充一點東西。

實驗表明粒子是可以既具有粒子的性質也具有波的性質的，比如光子作為粒子的性質由光電效應和康普頓散射，而作為波具有干涉，衍射，偏振等現象。同樣的，作為電子，也具有波的性質。這由德布羅意提出，可以解釋電子的雙縫干涉現象。為了解釋電子既具有波的性質，又具有粒子的性質這一反常的現象，玻爾提出了著名的互補性原理，互補性原理也可以解釋為什麼測量會導致干涉條紋的消失

那麼既然電子呈現了波的性質，而波的特徵就是對這種共軛物理量這種不確定性。

比如具有確定動量的平面波 $e^{ipx}$ , 它在空間中就是彌散的所以不能得到某個精確的位置坐標。

而具有確定位置的定域波，比如 $delta(x-x_{0})$ ,它的傅立葉變換就是 $frac{1}{2pi}int e^{ipx}dp$ ,可以表示成無數個平面波的疊加，每個平面波具有不同的動量，也就是位置確定卻不能確定動量。

當然有人從傅立葉變換的性質來說明這個問題，不過過於數學沒物理。

所以既然承認電子具有波的屬性（不然雙縫干涉實驗無法解釋），那麼這種不確定性就是確定的了。而不是來源於測量導致的干擾。

測量的重要性應該也是來源於互補性原理的，測量會導致波函數的坍縮，使得電子的波的性質消失。在歷史上，海森堡曾經用這種想法解釋過。海森堡是站在波動力學的反面的。所以解釋不確定性原理的時候只考慮了粒子的一面。不過目前來看確實有點站不住腳了。

問問題直接問到量子極限這個尺度上，你也太低估AMO實驗的難度了

「測不準」是老式說法，真正的是不確定性原理。

你說的測量會對被測量的屬性具有干擾，所以永遠無法存在一個絕對客觀的測量/觀測。

這只是量子力學裡的一個組成部分，一個特徵。

但是你要說是因為這個，量子力學才存在，才被建立起來，這是基礎，那就屬於唯心主義觀點，扯淡了。

下面這段論述引自P. A. M. Dirac的The Principle of Quantum
Mechanics，Preface to the first
edition。P. S. 請允許我先扯這麼多才正面回答題主的問題，因為這個問題實在是一個太大太深刻的問題了。

The methods of progress in
theoretical physics have undergone a vast change during the present century. The
classical tradition has been to consider the world to be an association of
observable objects (particles, fluids, fields, etc.) moving about according to
definite law of force, so that one could form a mental picture in space and
time of the whole scheme. This led to a physics whose aim was to make
assumptions about the mechanism and forces connecting these observable objects,
to account for their behaviour in the simplest possible way. It has become
increasingly evident in recent times, however, that nature works on a different
plan. Her fundamental laws do not govern the world as it appears in our mental
picture in any very direct way, but instead they control a substratum of which
we cannot form a mental picture without introducing irrelevancies. The
formulation of these laws requires the use of the mathematics of
transformations. The important things in the world appear as the invariants (or
more generally the nearly invariants, or quantities with simple transformation
properties) of these transformations. The things we are immediately aware of
are the relations of these nearly invariants to a certain frame of reference,
usually one chosen so as to introduce special simplifying features which are
unimportant from the point of view of general theory.

從Dirac的這段論述中，我們可以看到，Dirac認為我們可以建立一個mental picture去理解經典理論，但是我們卻無法建立一個mental picture去理解量子力學。我認為這裡的mental picture應該理解為可以在人類基本經驗基礎上抽象出來的物理圖像。量子力學主要是描述微觀世界的，而實驗表明微觀世界是無法按照人類的基本經驗去理解的，也就是說無法建立一個mental picture。比如原子模型，經典理論給出的picture是電子繞著原子核轉，這個picture我們完全可以理解，類似於乒乓球繞著籃球轉。但是量子力學給出的picture卻很難理解了，電子云什麼的，根本沒有現實生活的對應。既然我們無法建立微觀世界的mental picture，那麼怎麼描述微觀世界？Dirac認為根本用不著建立mental picture，直接用數學描述就行了，因為不管建立怎樣的mental picture都是錯誤的（這本書全書沒圖）。

這就產生了一個很有意思的問題，微觀世界是不能用人類經驗去理解的，那我們怎麼理解微觀世界呢？這也就是量子力學中的測量理論存在的基礎。我認為更準確的說法是：量子力學是描述微觀世界及其與宏觀世界關聯的物理理論。後者便是測量理論。測量是建立宏觀世界運動與微觀世界運動的聯繫的過程的總稱。比如測量電子的動量，在微觀世界中，電子的動量是用算符來描述的，至於算符背後的picture是什麼，我們不可能知道，我們只知道動量是Hibert空間中的一個Hermite operator。「電子跑得快，動量就大」，這句經典世界的語言用來描述量子的微觀世界是徹頭徹尾的胡言亂語，我們能說一個算符很「大」嗎。但是我們一旦去測量電子的算符從而得到電子的動量的平均值，這就是另一碼事了。測量的本質是經典的宏觀客體與量子的微觀客體相互作用的一個過程，這個過程被量子力學描述成了算符的本徵值問題。算符是用來描述微觀世界的，而測量這一宏觀與微觀相互作用的過程使我們得到了一個宏觀世界的量——本徵值。

現在來正面回答題主的問題。「量子力學產生的基礎是不是就源於微觀觀測工具的局限性？」，我很難回答是or不是。不確定性原理是量子力學中測量理論的一個特性，我們不能說微觀世界的物理量是不確定的，也不能說是由於測量工具的測不準導致的測量結果的不確定性，而是測量這一宏觀客體與微觀客體相互作用的過程的一個特性。

人作為認識世界的主體，本身是宏觀的，至少本身的經驗是宏觀的。那麼，人以其宏觀之軀不管藉助於什麼精密的工具，測量這一過程都是宏觀與微觀的相互作用，而這一過程本質上是具有不確定性這一特性的，不可消除。

量子力學之不同於其他物理理論（經典力學、電動力學、統計力學、熱力學、相對論……）在於其研究對象不僅包括了客觀存在的客體，而且包括了對客體的測量。經典理論研究的是客觀存在的世界，而不研究人對世界的認識這一過程。量子力學的偉大之處在於研究客觀世界的同時也研究了對客觀世界的認識這一測量過程。如果有一天，實驗表明不確定性原理是偽命題，那麼也就說明了至少量子力學的測量理論是不完備的。本來量子力學就是一個夾雜在微觀和宏觀之間的物理理論，它的莫名其妙和混亂不堪也正是來自於此。那麼如果可以發展出更優美的理論自然更好。但是我認為，真正的困難在於使人類的思維徹底擺脫經典理論的束縛，從而得到解放和升華。

在此，我必須申明我的觀點——物理理論的研究如果脫離開人是沒有意義的，研究「獨立於人類意識的客觀世界」的理論至少是不完備的。

P. S. Landau的書對測量理論的論述實在是精闢！

宏觀也有量子物理的現象。例如雙縫實驗若對每個粒子進行觀察，則表現粒子特性，不單獨觀察，則是表現波的特性，這是宏觀上的量子物理。至於普通宏觀測量，則是根據大數法則，誤差幾乎抵消，再加上平時測量不能達到普朗克標度所以不顯示誤差

即使擁有更先進的觀測手段，有些物理量還是沒有辦法測准，至於原因，我認為應該是物理量原始信息在疊加過程中散失了。

拉普拉斯是決定論的忠實擁躉，他認為只要知道了宇宙中所有物質的物理信息，那麼宇宙的歷史與未來都可以判斷。這句話至少有一半是錯的，即使擁有了宇宙中物質的所有信息，我們起碼是不能那麼輕鬆能推斷出歷史演變過程的，其根本原因在於不同過程是可以得到相同結果的，如果我有幾個杯子，裡面盛有不同體積的水，然後我告訴別人，我現在要把這些水倒入一個杯子中，在我行動之前看到這些杯子的人，可以很輕鬆計算出最後那杯水的體積，與此相反，在我行動以後看到結果的人，卻很難由此倒推出原來每個杯子里各有多少水。加法是數學信息的收割機，除非被刻意標記，否則數字一旦進行了加法，信息就很有可能永遠泯滅。

為什麼我要說這個？因為人類對測不準原理一個很深的誤解，可能就來源於此。

動量與坐標的互相轉換，是一種基於傅里葉變換的幺正變換，在傅里葉變換里，時域與頻域天然不對易，體現在量子物理里，就是無法同時測准動量與坐標。在我看來，這應該是一個誤解，因為事實上傅里葉變換根本無法通過時域信息得到原始的頻域信息，頻域信息在疊加過程中早就被消滅了，傅里葉變換隻能根據已有信息大致描繪出頻域可能的樣子，而這只是無數可能結果的其中之一。

為了說明這一點，我們來一點光學吧。

眾所周知，光的三原色是紅、綠、藍三色，而同樣強度的三種顏色重合起來，會得到白光。現在我們將這束白光通過一個三稜鏡，相當於做了一次傅里葉變換，我們會得到一條色帶，含有無數種顏色，且波長是連續分布的，這條色帶包含了人眼可見的所有顏色。

現在問題來了，如果我們執意要將白光分解為一種連續譜的疊加，我們根本無法知道每種確定波長光強度的精確值，也就是說有無數種不同的疊加方式可以得到相同的白光，而三稜鏡只是給了這無數種疊加方式的其中一個解。然而，我們實際上知道原始的光根本沒有這麼多顏色，其實只有三種，光的波長與強度的精確信息確實在宇宙中真實存在過，但這一信息在疊加過程中散失了。

如果明白了這一點，再來重新考慮測不準問題，是不是與此類似？在坐標表象下，即使動量信息是確實存在過的，也會因為疊加而造成信息的散失，從而造成測不準的假象。

下面我想談一下貝爾不等式，本題中也有人提到，認為這是證明不確定性是事物內秉屬性的證據，這同樣是一種誤解。

讓我們回想一下，在任何學術領域，想要完全排除其它所有因素的影響談何容易，幾乎是不可能完成的任務，而在量子力學裡，靠證偽一個小小的不等式就完成了，憑什麼？憑的是廣義相對論中的定域性。

這裡簡要介紹一下定域性，物理學表述大致是類空事件不可能存在因果關係，通俗一點來說就是如果不同地點的兩個事件是存在因果關係的，那麼他們發生的時間間隔必然要足夠光通過二者之間的距離，也就是信息無法超光速傳播的意思。量子力學中的隱變數理論其實是建立在這個前提下的。我們拋硬幣的時候想要完全控制所有參數幾乎是不可能的任務，我們手的用力，空氣的流動……無數的信息都有可能影響最後的結果。而在量子力學裡，相隔很遠的兩個粒子的表現是完全的類空的，如果承認了相對論的定域性，也就是說此處不管我搞出什麼動靜，彼處的事件都是不受影響的，然而糾纏態實驗中卻發現，相隔很遠的兩個粒子似乎可以通過某種「超距作用」產生聯繫！

於是愛因斯坦不幹了，在他的字典里沒有「超距作用」這個詞，如果堅持定域性，那麼剩下的解釋只有一個，即兩個粒子各自帶了一本劇本，規定各自在什麼時候做出什麼樣的表現，而這裡的劇本，就是貝爾不等式中隱變數，這個「隱變數」並不包含包括實驗環境在內的所有因素，而只是粒子的一種內在屬性。

實驗的結果推翻了隱變數，證實了量子力學，並沒有某種粒子內在的因素控制著粒子的行動，也就是承認某種「超距作用」確實存在。注意！既然超距作用確實存在，也就意味著認為此處的實驗操作不會影響彼處這一假設就站不住腳了，那麼想要證明不確定性是事物的內秉屬性也就失去了前提。

海森堡測不準原理其實說的是統計意義下測不準，而不是單次實驗結果。這個原理海森堡當初自己也理解錯了。以下為該原理的簡單白話描述：

如果我們很多一摸一樣的微粒，如10000多個。然後我們拿出5000個專門用來測它的速度，估算速度的方差（這個方差很多人也理解成誤差，但是這樣就失去了統計的含義）。另外5000個專門用來測其位置，也有一個方差。那麼這兩個誤差的乘積一定大於某個數。

所以我們測不準不是光子能量問題，因為我們測速度和位置是分開的，可以測速度的時候用波長長的，側位置用波長小的。

以下摘取《上帝擲骰子嗎？》:

海森堡認為測不準是因為儀器之類的問題：

但是波爾認為這種不確定性是有更深層的意義：

建議你看一下貝爾不等式

物質的屬性是在被觀測之前就確定好了的和是在被觀測的時候才確定的，這兩者會產生不一樣的結果。有一個貝爾不等式的關係：如果是前者的情況，結果會是符合該不等式的；如果是後者的情況，結果會是不符合該不等式的。因此，可以通過實驗來驗證究竟是哪一種情況。

貝爾不等式在於驗證有沒有遠距離的瞬時作用存在。這種作用的存在或不存在，在實驗上的結果會有所不同，主要在於對於貝爾不等式的符合上。

貝爾不等式的原理：

對於兩個相距遙遠，屬性相關的物質的屬性的測量。這兩個物質的屬性的關係是，當測量出一個物質的屬性時，就知道了另一個物質的屬性了。比如兩個產生於同一個系統的物質。

如果它們的屬性是在它們產生的時候就確定好了的，那麼對於其中的一個物質的測量就不會影響對於另一個物質的測量。結果應該是：

只對一個物質測量的測量結果+只對另一個物質測量的測量結果≤對這兩個物質都測量的測量結果

這就是貝爾不等式。

但實際結果是：

只對一個物質測量的測量結果+只對另一個物質測量的測量結果＞對這兩個物質都測量的測量結果

不符合貝爾不等式。這說明，對於其中的一個物質的測量會影響對於另一個物質的測量。這兩個物質的屬性是，當一個物質的屬性被測量出來了之後，通過遠距離的瞬時作用，立刻確定另一個物質的屬性，而不是，在這兩個物質產生的時候就確定好了的。

如果是在產生的時候確定的，那對一個物質的測量就不會影響對另一個物質的測量。因此，對這兩個物質都測量就相當於是對這兩個物質分別測量的總和，因此只要相加就行了。

如果是在測量的時候確定的，那對一個物質的測量就會影響對另一個物質的測量。因此，對這兩個物質都測量和對這兩個物質分別測量的總和是不同的，因此相加是不行的。

所以兩者的結果不會一樣。

在愛因斯坦對陣玻爾的論戰中，愛因斯坦說物質本身就是有確定的屬性的，不相信的話，就去測量一下。而玻爾卻說正因為測量了，物質的屬性才確定的。這樣爭論下去肯定是沒有結果的。貝爾不等式讓這個問題變成了一個實驗。

不是。

微觀決定了宏觀，而不是宏觀決定了微觀。

說觀測局限的話，局限的是維度，不是尺寸