说个简单粗暴的数学原因.如果一个函数在实空间是localized(只在一个很小的区间里非零), 那么这个函数在傅立叶变换之后必然不可能在频率空间还是localized(只在一个很小的频率范围里非零).翻过来说, 如果一个函数在频率空间是localized, 那这东西基本就是一个平面波, 在实空间必然是弥散的, 不可能是localized的.在量子力学的语境下, 这里的"函数"就是波函数. 根据Born解释, 如果一个波函数在实空间是localized, 那相应的粒子的位置就基本确定. 而如果一个波函数在傅立叶频率空间是localized, 那相应的粒子就有基本确定的动量 (这一点并不显然, 需要用de Broglie假设把动量和傅立叶频率联系在一起. 这两件事数学上不能同时发生. 所以不确定性的根源部分上来自于波函数的概率解释.
也许整体数学和整体数学公式,是互联网时代在中国发生的奇迹,能够启发人们对宇宙人生的理解,
你的这个问题目前学术界没有答案,任何一个想解答这个问题的科学家都有丢掉饭碗的可能
我认为不确定性量子物理可能解决不了,要有更深的理论来解释了
不确定性的根源来源于对光的衍射和干涉的认识,光的衍射和干涉到底是“波”,还是粒子组成的图案?以及这个实验中对“波粒二象性”的认知问题。至今对这个问题没有清醒的认识,这个死结不解开,不确定原理以及量子纠缠就无法让人信服,人们不会相信即死又活着的“猫”,也不会相信这个世界只有“波函数”,而物质不存在。这样的量子理论没有人能够理解,不是指我们这个层次的人,而是说连量子力学的创始人都不能理解。量子力学最不好懂的东西恰好是最后证明了:意识不能被排除在客观世界之外。出现这样幼稚的问题,就不得不从两个方面说开去。一是哲学方面,哲学上的“物质”概念初精神意识之外的,几乎把所有的有形和无形的都纳入了自己的“物质”概念中,这一做法现在还看不出问题,但随着科学的进步必将出现问题。因为精神和意识是建立在物质“场能”基础之上的产物,是由复杂的能量运动和相互作用而衍生的。这样精神和意识最终也只能是“物质”,唯心主义者将不战而胜。另一方面要说到量子理论,量子理论在解读光的衍射和干涉实验中,多少是有点投机的成分。实际上量子理论也没有搞懂内在机制,把一个唯象的实验从状态到随机、从光强到叠加,就是无视黑体实验和光的折射与反射的存在,总之无视光的粒子性。说实话直到现在科学理论根本没有认识到光子和电子的内部结构,而量子理论发展到现在,粒子不存在只是一个“波函数”。粒子不存在和状态是两个概念不能混淆,否定粒子的存在最终否定的是这个世界。一个理论不能自圆其说绝对不能责怪自然界,一定是理论本身的问题,是吧!诚然,粒子没有直观性,且太小又没有稳定性,这就决定粒子翻滚运动的非常规性。再来分析粒子的“波粒二象性”,粒子的“波粒二象性”究竟是什么样的?是粒子跳动着(波动)前进的?还是翻滚加跳动着前进的?如果是,那是什么原因驱使的呢?是振动驱使的?如果是,那能量又从哪里来的?有答案吗?不得不说科学理论不是,怎样对自己有利就怎样说,怎样得利就怎样做,那不叫科学。就因为没有搞清楚这些问题,才使得科学判断出现了失误,把“波粒二象性”理解为“波”是粒子是的波动(跳动),这样一个波动的距离为一个波长,这又导致波谱是频谱而不是能谱的问题,当然这不是量子理论的问题。那“波”究竟是怎样的一回事,对于这个问题我很纠结,纠结的原因是科学是有国界的,不情愿让老外知晓。很多事情是人为地搞复杂了,而真正复杂的事却没有人去做,经典理论留下的全是空白。这里向不靠谱大家透露一点,知道物质波吗它虽不靠谱,但可以说明一点问题:光子通过缝隙时,它的“波”则同时通过了双缝,在双缝的另一边产生了干涉,由于干涉场的作用影响了光子的路径,使得光强产生了叠加效应。这就能解释所有量子理论矛盾的地方。
在我上大学期间,量子力学中的不确定性原理曾经让我困扰不已,因为它跟我十几年来的日常生活认知太不相同。
虽然我可以按照量子力学的教科书中的薛定谔方程做一些计算,但是还是无法去真正接受这种不确定性。
我想当年爱因斯坦面对量子力学如此厌恶,估计也是在内心中无法接受这种不确定性。
为了寻找解答,我读了很多量子力学早期创立者,如海森堡、狄拉克、泡利、波尔等人的著作。我想知道,他们是如何做到在思想上抛弃经典力学的确定性,而接受物理规律有不确定性的存在的。
我借了很多书,在图书馆泡了很长的时间,直到我读了狄拉克《量子力学原理》之后,我的才真正解决了疑惑。这是一本非常简洁清晰的量子力学教科书,作者是量子力学创立者狄拉克,书中给出了这位伟大的物理学家对量子概念极其深刻的认识。
我把狄拉克对不确定性原理的描述和理解摘出来。他的这些话,帮助我理解并且喜欢上了量子理论,希望也能帮助你们。
科学所研究的只是可观察的事物。同时,只有让对象与某种外界影响相互作用,我们才能观察它。这样,观察的动作必然地要伴随着对所观察的对象的干扰。
必须假定:为满足一定的观察的精确程度,干扰的微小程度有一个极限,而这个极限是事物本身固有的,不可超越。
当对象达到这种极限,干扰可忽略,这可用经典力学;当干扰不能忽略时,要用新的理论来处理。
因果性仅对未受干扰的系统适用。对小系统的观察将产生严重的干扰,因而在观察结果之间不存在因果性的联系。
假定因果性对没受干扰的系统仍适用,为描述未受干扰的系统而建立的是一些微分方程,它们表达出某一时刻的条件与后一时刻的条件间的因果联系,但它们只能间接地与观察的结果相联系。这些方程与经典力学中的方程紧密对应,但是它们只能间接地与观察的结果相联系。
在计算观察出的结果时就有不可避免的不确定性出现,一般来说,理论使我们能够算出的只是,当进行观察时能获得某个特定结果的几率。
量子力学背离了经典理论的确定性,在对自然的描述中引入了极大的复杂性;但是它引入了态的叠加原理,这样带来的极大简化又抵消了之前的复杂性。
在量子力学中出现的叠加,与任何在经典理论中出现的叠加有根本不同的性质。因为它要求观察结果具有不确定性。






