vλ=c v等于1时，λ等于c，这就是说坐标有3×10的10次方cm的误差

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物理创造史----等价的矩阵力学和波动力学 / C8H8E8N88888
2010-04-18 21:05 | 阅读(237) | 标签: 物质波, 测不准原理, 互补原理 | 字号：大 中 小

1925年，门•玻恩、W•海森堡提出了矩阵力学。1926年，E•薜定谔在德布罗意的物质波概念上创立了波动力学。这两个描述微观宇宙的概念体系，虽然描述的方法不同，但由于都是对一个对象的描述，很快就证明这两个理论是等效的。从这个例子可以看出创造在思维活动中的主观性和任意性。1927年，P•狄拉克在两个理论的基础上组合了一个变换理论，结果同一个宇宙有了三种结构形式。元素相同，结构方式不同，功能又相同，只有创造才能出现这种情况。我们所处的宇宙和我们脖子上的宇宙各自的独立自主性在这里充分得到表现。虽然脖子上的宇宙依赖于我们所处的宇宙，但它一转化成人的大脑后，它是相当独立的。尽管我们所处的宇宙不以它为转移，它可以以自己的意识为转移，自己独立行事，毫不理会外部宇宙的规律性：只是在要干涉我们面对的宇宙时，才勉强遵循它，这样以达到自己的目的。为了达到干涉的最大效果，就产生了科学，科学之所以能战胜其他的诸如宗教、艺术等成为占主导地位的知识原因在这里。也由此工程师可以教出来，而作家教不出来，因为作家更需要创造和任意性。

海森堡面对微观世界复杂的现象，坚信自然界应该有某种规律(这是人类的追求!)而不是表面印象那样荒诞无稽。可是用构造牛顿的宇宙的方法构造微观宇宙又遇到明显的困难。这个困难在什么地方产生呢?海森堡认为我们不能象在牛顿力学中那样谈论一个电子的位置和速度，即不能完全象牛顿宇宙想象那样观察和测量这些量，因为人们不能以任意高的准确度同时测定这两个量。实际上，这样两个不准确度的乘积不应当小于普朗克常数除以粒子的质量。(在这里，海森堡没有直接指出测不准原理是由于人——观察者只能观察光子而不能观察任意小的物体引起的，由此产生了测不准原理是不是自然的本性的问题。实际上是自然具有这种测不准性，还是我们人类只能观察光子而产生的测不准，是不能判定的，除非有一个能感觉比光子小的东西的外星人或上帝来判定。而且这两种说法是等效的，它取决于人只能感觉光子。如果发挥想象，你一定说在某个地方存在超光速、无限小的东西，我们也不能证明它一定不存在。其实这个地方就在你大脑里，那里还存在一个伟大的“上帝”。)

测不准原理的表现形式是：△X•△Px≥h/z?

X是坐标，Px是坐标x的动量。它表示对坐标测量结果越准，对相应动量测量结果预言就越不准，反之亦然；这说明一个粒子的坐标和动量不能同时具有确定的值，也就是说在微观中不能象在宏观中那样忽略观察对观察对象的影响。可是人们在分析这个关系式时常常认为如果不管动量，就可以无限的测准坐标的量，反之亦然；这实际上又从另一个角度认为人的观察能力无限。我们人只能感知可见光，可见光的变化才引起大脑的变化；其它的电磁波必须翻译成可见光才能感知。当然诸如红外线我们可以用触觉感知，但要准确的感知还是得转化为可见光的变化。我们依据的光子，根据E=hv，最小的可能能量是h。h还是可能改变观测对象的动量数值，根据vλ=c，在v等于1时，λ等于c，这就是说坐标有3×10的10次方cm的误差。如果按光子脉动模型来讲，能量为h即频率v为1的“光子”的脉动范围达3×10的10次方cm。有没有频率小于1的“光子”呢?而静止质量是否是频率趋向无穷大的脉动表现呢?光子、电子、质子、原子、分子反映了这个渐变的过程，所以测不准原理可能依赖于我们人类观察者只能感觉光子。为什么在可见光这一段，而不在其它段频率呢?这能不能从我们这些碳水化合物吸收这段光子相对稳定性来说明呢?r光子、紫外线能量太高，破坏蛋白质的结构；红外线、射电波波长太大。这里还可能有太阳发射什么光子的问题，第二热力学定律等因素。由此看来，我们在观察微观粒子时，就是不管其中某个量，而确定另一个量也是困难的。看来我们人类只有等待“吹牛者”来拯救了，要不然永远限制在“光圈”里。如果我们通过进化在将来可以感觉比光子小的粒子——还是“吹牛者”。

为了解决粒子的波动二象性，玻尔于1929年提出互补原理。他认为量子假设迫使我们采用一种叫互补的新方法，就是一种经典概念的应用会排斥另一些经典概念的同时应用；而这另一些经典概念在不同的联系上对于阐明现象又同样是必须的。也就是说，我们必须用两种或几种不统一(同一)的概念来反映微观宇宙。微观宇宙的互补性成为人们争论的焦点，这里主要问题是互补性是我们所处的宇宙的本质，还是我们为了解释对象而构造的方法。波动和粒子性的不统一，一直困扰着量子力学，可它没有妨碍量子力学的应用和发展。

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