了解量子的不確定性原理，它不是因為我們儀器不夠精確！

06-27

到目前為止，我們還不能完全理解量子力學，因為它實在是太違反常識了，完全顛覆了傳統的世界觀，有時候甚至會讓人感到很可怕。所以即使是很多頂尖的科學家，甚至是量子力學開山鼻祖級的人物，都可能會不敢相信量子力學的結論，最終站到了量子力學的對立面。

這是因為對於微觀粒子的研究發現粒子的分布並不是確定的，而是一個隨機事件，我們不能確定粒子的位置，只能掌握粒子出現的概率。所以嚴格的因果關係蕩然無存，統治科學界幾百年的決定論就被打破了。人們發現概率深藏在宇宙底層，上帝的確是在擲骰子。

其實，我們就算完全確定了一個電子的初始狀態，也無法預測電子出現的位置。不光如此，一位科學巨人海森堡發現，我們連完全確定電子的初始狀態，這一點也是做不到的。海森堡在研究量子力學的過程當中，使用了一種很不常見的數學方法，通過推導之後，他發現了一個奇怪的方程。

簡單一點來說的話，就是如果用英文字母P來代表電子的速度，Q來代表電子的位置的話，那麼P乘以Q卻不等於Q乘以P，這相當於不符合乘法交換律。

海森堡被這個方程困擾了很長一段時間，一直不明白這背後究竟有什麼物理意義。直到有一天海森堡突然醍醐灌頂，做出了一個特別大膽的猜測，他覺得這代表著如果我們先觀測電子的速度，就會影響電子的位置。反過來，如果先觀測電子的位置，也會影響電子的速度。

之後通過數學計算，海森堡終於確認了自己的猜想，測量速度的誤差和測量位置的誤差，兩者的乘積一定是大於某個常數的。意思就是說如果對速度的測量越精確，那麼對於位置的測量就越不精確。

反過來也一樣，對於位置的測量越精確，那麼對於速度的測量就越不精確，所以這麼看來，電子的位置和速度是互補關係。就像是蹺蹺板一樣，按下這頭翹起那頭，我們永遠無法同時確定一個電子的速度和位置。

這個原理就是大名鼎鼎的海森堡測不準原理，再準確的說應該叫做不確定性原理。

後來還發現，能量和時間也存在著這種互補關係。如果能量測量的越精確，時間就越模糊。如果時間測量的越精確，能量就會開始起伏不定。各種物理量都遵循海森堡的不確定性原理，難以琢磨。

在電子雙縫實驗當中，波恩的概率解釋證明了，即使是給出全部的條件，我們也不能夠預測結果。而海森堡的不確定性原理證明，我們連給出所有條件都做不到。

最重要的是，我們不能同時確定電子的位置和速度，並不是因為我們的測量技術不夠強！而是因為根本不存在一個位置和速度完全確定了電子。

這個道理相當於我們造不出永動機，不是因為我們技術不夠好，而是永動機本身是不可能存在的。