上一课我们讲到海森堡使用矩阵力学在研究电子的运动时发现,电子的位置与动量之间存在着某种不确定的共轭关系。海森堡认为造成这个不确定关系的原因正是测量这个行为,它影响了电子自身的状态,但是波尔却不这么认为。
波尔提出,不确定关系和测不测量,用何种方式进行测量没有任何关系。造成一对共轭物理量不确定关系的原因,来自基本粒子的“波粒二象性”。这和基本粒子的质量,电核量一样,是它自身的一种基本属性,正是这种与生俱来的基本属性,导致了不确定原理。
波尔为什么会这样说,在费恩曼讲义上提到了一个非常有趣的例子,如图

前几课中我们讲到,一束电子垂直穿过一个小孔后会在靶屏幕上形成一个衍射图样(右侧曲线)。我们先来分析一下系统的初始状态,电子束在图中有着x轴上的动量,当一个电子穿过小孔B后会击中靶屏幕形成一个光点。按照经典力学的描述,一束电子最终应该是在靶屏幕上形成一个与小孔B孔径一样大小的光斑。但是由于电子具有波动性,实际上一束电子穿过小孔B之后靶屏幕上形成的是一个波动的衍射图像,这个衍射图像的直径远比孔B的孔径大的多。现在问题来了,设某个电子穿过小孔B后在靶屏幕上的落点为C,那么这个电子在Y轴上的动量从何而来?物理学要求我们能量守恒,动量守恒,在这样一个封闭系统中我们知道初始条件(X轴上的动量)与电子的位置C后,不管用什么办法都无法计算出它在Y轴上的动量!同样的,如果我们使用波动解析来计算某个电子的动量,那么电子最后在靶屏幕上的落点就彻彻底底成为了一个随机的位置,它有可能出现在这个衍射图像上的任何一点。
波尔提出,不确定关系和测不测量,用何种方式进行测量没有任何关系。造成一对共轭物理量不确定关系的原因,来自基本粒子的“波粒二象性”。这和基本粒子的质量,电核量一样,是它自身的一种基本属性,正是这种与生俱来的基本属性,导致了不确定原理。
波尔为什么会这样说,在费恩曼讲义上提到了一个非常有趣的例子,如图

前几课中我们讲到,一束电子垂直穿过一个小孔后会在靶屏幕上形成一个衍射图样(右侧曲线)。我们先来分析一下系统的初始状态,电子束在图中有着x轴上的动量,当一个电子穿过小孔B后会击中靶屏幕形成一个光点。按照经典力学的描述,一束电子最终应该是在靶屏幕上形成一个与小孔B孔径一样大小的光斑。但是由于电子具有波动性,实际上一束电子穿过小孔B之后靶屏幕上形成的是一个波动的衍射图像,这个衍射图像的直径远比孔B的孔径大的多。现在问题来了,设某个电子穿过小孔B后在靶屏幕上的落点为C,那么这个电子在Y轴上的动量从何而来?物理学要求我们能量守恒,动量守恒,在这样一个封闭系统中我们知道初始条件(X轴上的动量)与电子的位置C后,不管用什么办法都无法计算出它在Y轴上的动量!同样的,如果我们使用波动解析来计算某个电子的动量,那么电子最后在靶屏幕上的落点就彻彻底底成为了一个随机的位置,它有可能出现在这个衍射图像上的任何一点。