不確実原理

不確定性原理は、公共の想像力を獲得している物理学の第二のものです. (最初のものである E=mc^2.) それは、一見簡単な何かを言う — あなただけの特定の精度にシステムの2つの無料の特性を測定することができます. 例えば, あなたは電子がどこにある把握しようとした場合 (その位置を測定, すなわち) ますます正確に, その速度は次第に不確実になる (または, 運動量測定が不正確になる).

どここの原則から来ません? 我々はその質問をすることができます前に、, 我々は、原則として、本当に言うことを検討する必要が. ここではいくつかの可能な解釈があります:

  1. 位置、粒子の運動量は、本質的に相互接続されている. 我々はより正確に勢いを対策として, 粒子の種類 “広がる,” ジョージ·ガモフのキャラクターとして, 氏. トンプキンス, それを置く. 言い換えると, それはちょうどそれらのものの一つです; 世界の仕組み.
  2. 私たちは、位置を測定する場合, 我々は勢いを乱す. 当社の測定プローブは、 “太りすぎ,” 言ってみれば. 我々は、位置精度を向上させるように (短い波長の輝く光による, 例えば), 私たちは、勢いますますを乱す (短波長の光は、より高いエネルギー/運動量を有しているため).
  3. この解釈に密接に関連不確定性原理が、知覚限界であることである.
  4. 我々は将来の理論はそのような限界を超える可能性があることを考慮すれば、我々はまた、認知限界と不確実原則と考えることができます.

大丈夫, 最後の二つの解釈は、私自身である, ので、ここではそれらを詳細に説明しません.

最初のビューは現在、人気があり、量子力学のいわゆるコペンハーゲン解釈に関連している. それは一種のヒンドゥー教の閉じた文のようなものです — “このような絶対の性質がある,” 例えば. 正確な, かもしれ. しかし、少し実用. それは議論にあまりにも開いていないためだが、それを無視してみましょう.

第二の解釈は、一般に、実験の困難として理解される. しかし、実験の概念は不可避人間の観察者を含むように拡張された場合, 我々は知覚限界の3番目のビューに到着. このビューでは、, それはに実際に可能である “導き出す” 不確定性原理.

のは、我々は波長の光のビームを使用していると仮定してみよう \lambda 粒子を観察する. 我々は達成していくことができ、位置精度の順である \lambda. 言い換えると, \Delta x \approx \lambda. 量子力学では、, 光ビーム内の各光子の運動量は、波長に反比例する. 少なくとも一つの我々はそれを見ることができるように、光子は、粒子によって反射され. そう, 古典的な保存則による, 粒子の運動量が少なくともによって変更することがあります \Delta p \approx 定数\lambda それは、測定の前にあったものから. このようにして, 知覚引数を通して, 私たちは、ハイゼンベルグの不確定性原理に似て何かを得る \Delta x \Delta p = 定数.

我々は、この引数は、より厳格なことができます, と定数の値の推定値を得る. 顕微鏡の分解能は、実験式によって与えられる。 0.61\lambda/NA, どこ NA 開口数, 一方の最大値を有する. このようにして, 最高の空間分解能がある 0.61\lambda. 光ビームの各光子は勢いを有する 2\pi\hbar/\lambda, 粒子の運動量の不確実性はある. だから我々は取得 \Delta x \Delta p = (0.61\lambda)(2\pi\hbar) \approx 4\hbar, 量子力学的限界よりも大きな大きさのおよそ順. より厳密な統計的な引数を通じ, 空間分解能に関連すると予想される勢いを転送, それは推論のこのラインを通してハイゼンベルグの不確定性原理を導き出すことが可能かもしれない.

我々の現実は私たちの知覚刺激の認知モデルであることを哲学的見解を考えると (その私には理にかなっているだけである), 不確定性原理は、認知限界であることの私の第四の解釈はまた、水のビットを保持している.

リファレンス

この記事の後半では、私の本からの抜粋です, アンリアル·ユニバース.

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