有哪一些测不准原理?
測不準原理是一個很普遍的物理規律,本文不講復雜的推導公式,只講文字上面的直觀認知。
1927年 ,海森伯發表了著名的測不準原理 ,這是量子力學中的一個非常重要的基
本原理。 按此原理 ,對于描寫原子體系行為的特定成對的物理量而言 ,我們不可能同時精
確地確定它們二者的值。 這些成對的變量中的兩個成員在哈密頓意義上是彼此正則共軛
的 ,如粒子的直角坐標 x 的相應的動量分量 Px ,粒子的能量 E和對它進行測量的時刻 t ,
粒子角動量的分量 J Z和它在垂直平面 ( xy)內的角位置 ψ,等等。更定量地講 ,測不準原理
斷言 ,在有關這樣的兩個變量的測量中 ,它們的不確定量和乘積至少必須具有普朗克常數
除以 2π的數量級。 用公式表示為
△ x*△ Px≥ h /4c ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ( 1)
△h*△ J≥ h /4c ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?( 2)
△ t*△ E≥ h /4c ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ( 3)
公式 ( 1)表示: 若我們不失掉有關粒子在某一時刻的位置分量的全部知識 ,就不可能
精確地確定粒子在該時刻的相應的動量分量 ;若我們不失掉有關粒子在某一特定方向上
的動量分量的全部知識 ,粒子就不可能在該方向上被精確地定域于某點。 在中間情況下 ,
相應位置與動量分量二者同時可測值的不確定量的乘積 ,按數量級至少是h/4c.
公式 ( 2)表示: 如果我們要精確地測定粒子在軌道上的角位置 ,則將使我們失掉在該時刻
有關粒子在垂直于軌道平面上的角動量分量的全部知識。
公式 ( 3)表示: 具有準確度△ E
的能量測定 ,至少必須占用時間間隔△t~ h△ E /4π。 因此 ,如果一個體系保持在一個特定
運動狀態上的時間不長于△ t ,則處于該狀態的體系的能量的不確定量至少應為△ E~ h /
4π△ t,因為△ t是可以用來測定能量的最長時間間隔。
由于 h 很小 ,所以 ,測不準原理主要對于原子尺度的體系才是重要的
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在信號處理中,也有一個測不準原理。
我們不能同時獲取信號絕對精準的時刻和頻率,這也是一對矛盾體,我們沒辦法知道在某一個瞬間具體哪一個頻率分量存在,我只知道在某一個時間段內某一些頻帶的分量存在,所以絕對意義上的瞬時頻率是無法準確獲得的。
即:一個信號不能在時空域和頻域上同時過于集中;一個函數時域越“窄”,它經傅里葉變換的頻域后就越“寬”。
總結
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