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海森堡不确定性原理

1927
  • Werner Heisenberg
物理学家在复古实验室分析粒子模型,海森堡不确定性原理。

(图片仅供参考)

要同时完全准确地知道粒子的某些互补物理特性对是不可能的。最常见的例子是位置 [latex]x[/latex] 和动量 [latex]p[/latex]。该原则规定,它们的不确定性的乘积 [latex]\Delta x[/latex] 和 [latex]\Delta p[/latex] 必须大于或等于一个特定值:[latex]\Delta x \Delta p \ge \frac\{hbar}{2}[/latex].

海森堡不确定性原理是量子力学的基本原理,而非关于测量技术局限性的论断。它反映了量子系统的固有特性。该原理源于所有量子物体的波粒二象性。 粒子的位置与动量由其波函数描述。在空间中高度局域化的波函数(小Δx)必然由众多不同动量波的广域叠加构成,导致动量存在较大不确定性(大Δp)。 反之,动量明确可测(小Δp)的波函数必然是空间上扩散的波,导致位置存在较大不确定性(大Δx)。.

The principle applies to any pair of ‘conjugate variables,’ which are related through Fourier transforms in the mathematical formalism of quantum mechanics. Another important pair is energy ([latex]E[/latex]) and time ([latex]t[/latex]), with the relation [latex]\Delta E \Delta t \ge \frac{\hbar}{2}[/latex]. This implies that the energy of a state that exists for only a short time cannot be precisely determined. This has profound consequences, such as allowing for the temporary creation of ‘virtual particles’ in quantum field theory, which mediate fundamental forces. The uncertainty principle fundamentally limits the determinism envisioned by classical physics, replacing it with a probabilistic description of nature at the smallest scales.

UNESCO Nomenclature: 2210
- 量子物理学

类型

抽象系统

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 矩阵力学(1925)
  • Wave mechanics (Schrödinger, 1926)
  • 傅立叶分析
  • 本生定律(波函数的概率解释,1926年)

应用程序

  • 理解原子的稳定性
  • 解释量子隧穿效应
  • 估算原子基态的大小和能量
  • fundamental limits in quantum measurement and signal processing
  • quantum cryptography

专利:

NA

潜在创新理念

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相关主题:不确定性原理、维尔纳·海森堡、量子力学、共轭变量、位置、动量、波函数、量子测量。.

历史背景

海森堡不确定性原理

1925
1926
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1927
1930
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1924
1925
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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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