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精确的动量和精确的位置是同时存在的吗?

精确的动量和精确的位置是同时存在的吗?

由网友 物理新视野 提供的答案:

这是说法不靠谱,海森堡1926年发表关于测不准公式△x△p≥h/2π的论文中说△x·△p两个测量误差乘积,可以视同不可同时测准。

这显然是数学游戏,太任性了。误差是误差,不确定是不确定,二者怎么能混为一谈呢?

关于光子的自旋角动量矩

根据电子湮灭反应,光子的固有质量恒等于电子质量(m?)。光子以光速自旋,并且光子之间以光速推涌。

故光子动量是常量:p?=m?c=2.73×10?22...(1)。光子间的推涌幅度,位移x,可以视同光子波长,即:x=λ。故光子动量×位移=光子动量矩:M=p?·x=m?cλ...(2)

不难证明,光子最短波长λ?=2.42pm,则,光子的临界动量矩:M?=p?x?=m?cλ?=h...(3)。

式(3)就是h的物理意义。若光子是电子球的急剧膨胀体,则临界光子半径:r?=λ?/2π...(4)

则,光子自旋角动量距:L?=m?cr?=h/2π...(5),为不失一般性,由于光子半径:r≥r?,故光子的自旋角动量矩:Ls=m?cr≥h/2π...(6)

显然,公式(6)与最初海森堡的测不准公式△x△p≥h/2π,是恰好吻合的。

但这并非碰巧,而是基于电子湮灭方程所得,但全然没有海森堡的测量误差的意思,更没有不确定的夸张。

现在,我们来试验一下,用公式(6)测量特定波长光子的自旋角动量矩。

在Ls=m?cλ中,只要测得波长λ(或频率f),即可直接算出光子的自旋角动量矩。

现在我们用光谱分析仪,测量某个原子的主频,测量5次的样品数据:f?,f?,f?,f?,f?,

而后做统计平均。最简单的是算术平均,则该主频平均值:f=(f?+f?+f?+f?+f?)÷5。

假设主频平均值:f=6×101?赫兹,则主控波长:λ=c/f=2×10??米,该紫外线光子自旋角动量矩:Ls=m?cλ=5.47×18?2?J/H,>>h/2π !

大家想想,关于光子的动量矩、自旋角动量矩的测算,笔者只是利用电子湮灭方程与经典动力学公式,只需一个λ参数,丝毫不涉及测不准之类的玩意,有测量误差也是很正常的。

关于电子的自旋/轨道角动量矩

根据经典粒子物理学,电子以光速自旋,其固有的自旋惯性势能:E?=m?c2=0.511MeV,与电子固有质量m?=0.911×10?3?kg相对应。

显然,电子自旋角动量矩写成:L=m?cr,而电子是极其稳定的基元粒子,故电子半径是一个常量,写成r=r?=2.82fm,

故:Ls=L?=m?cr?=7.71×10?3?J/H,是常量,但是:L?<<h/2π,这与测不准公式没关系。

考虑电子的轨道角动量矩:L=m?vR...(7),若电子轨道速度按:v=αc=2.2×10?m/s,轨道半径:R(α)=53pm,则:L=m?αcR(α)...(8),有:L=3.19×10?2?J/H,>>h/2π。

大家想想,公式(8)与测不准公式亦或不确定原理,有关系么?充其量就是测量误差问题!

如何测量电子轨道速度?可根据光电效应方程推论:?m?v2=hc/λ,v=√(2hc/λm?)...(9),

公式(9),也是鲜为人知的。他们无法解释或测算,就只好相信了海森堡测不准公式的夸大其词,导致粒对电子与光子的动力学参数一概不知,都被纯数学的量子数取而代之了。

不是么?现在的电子、质子、光子动力学,都是纯数学演绎的,没有一点物理屁味,因而也不可能有什么实际应用价值。

关键是你不能质疑,能质疑不能发表。游戏规则涉及的是丑陋的学术圈内的利益链。

Stop here。物理新视野与您共商物理前沿与中英双语有关的疑难问题。

由网友 航天小妮 提供的答案:

我们首先要区分宏观和微观。

宏观世界里,动量和位置符合经典力学的理论体系。我们完全可以按照我们可以观察和测量的结果来衡量精确与否,通过经典力学公式就可以计算出来物体精确的动量和位置。

微观世界里,单个粒子的状态已经不能用经典力学解释和分析了,因为微观粒子的运动依从的是量子力学理论。这个时候粒子的动量和位置就无法同时精确测量了,我们可以用著名的海森堡测不准原理来阐述。

“海森堡不确定性原理”表明:微观粒子的位置与动量是不能同时确定的,一个微观粒子的一些物理量,在我们理解的范围内不可能同时具有确定的数值,如果一个参量越确定,那么另一个参量的不确定程度就越大。

由网友 业余天文学 提供的答案:

这个问题在牛顿经典力学里是成立的,因为牛顿经典力学有两个基本假定,一是绝对的、不变化的时间和空间,二是一切可观测的物理量原则上可以无限精确地测定。在这两个基本假定下,你用牛顿运动定律可以轻松地计算出一辆轿车从出发直到目的地所用的时间、瞬时速度等一切物理量。

但随着物理学的发展,牛顿经典力学不断遭受着挑战。先是爱因斯坦广义相对论打破了时间和空间的稳定,时间和空间随着观测者的运动状态和所处位置不断变化。这直接把经典力学的第二个假设否定了。

然后,量子力学的迅猛发展使得牛顿经典力学的第一个假设也不攻自破。德国物理学家海森堡1927年提出量子力学不确定性原理,他指出,测定一个物体的行为将不可避免地扰乱这个物体,比如说,你用一束光来测定一个粒子位置和速度,一部分光波被该粒子散射,而被探测到,因此确定了该粒子的位置,但是不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间距离更小的程度,要精确测定的话,必须要用更小波长的光,但是更小的波长意味着能量更大,也就是说对所要测量的粒子扰动更大,被测粒子的动量发生了变化,所以要对位置测得更准确,其动量就测得更不准确,对粒子的描述最多只能用“概率”这个词。因此,精确的位置和精确的动量在“虚无缥缈”的量子世界里是不能同时存在的。

由网友 zk309abc 提供的答案:

测不准原理是对微观粒子说的,因此只有微观粒子才不可能同时准确地测出坐标和动量。

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