10分钟了解神秘的量子力学 _了解

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海森堡不确定性原理是量子力学的基础，意思大概是，在微观世界里，一个粒子的位置和动量不可能同时被确认，一个测得越准确，另一个就越不准确。如果用太阳系来作比喻，就是我们不可能在某一时刻，同时把火星在太阳系的位置和速度测量准确。这明显不科学，几百年前的古人可能不行，但现在，我们不但能准确测量某一时刻火星的位置和速度，还可以准确地知道在下一刻或已经过去的某一刻火星的位置和速度。
不确定性原理已经经过无数实验的检验，迄今为止尚没有案例证明它是错误的，科学家们也给出了无数的解释，可没有一个解释能让所有人都信服，所以费曼称没有人懂量子力学。科学家们就在这种似懂非懂中蹒跚而行，量子理论也在懵懵懂懂中为现代文明带来了无数的科技成果。也许世界本来就是不确定性的，但笔者仍然想了一个比喻来解释这个不确定性原理，读者朋友们看有没有一定的道理。
现在我们把一个人放大到比宇宙还大得多，我们称他为宇宙人。这时候宇宙在他眼里就变成了一团物质，比如一个球体或者一团絮状物质什么的。他制造了一个巨大的显微镜来研究宇宙，结果发现宇宙是像丝瓜布一样的纤维状结构，就像我们用显微镜看植物纤维一样。

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【10分钟了解神秘的量子力学】为了看到更微小的结构，他制作了一台倍数更大的显微镜，这时候他看到的宇宙是由星系团组成的，就像我们用倍数更大的显微镜看纤维中的细胞一样；
但他再也无法加大显微镜的倍数了，因为像他那么巨大的人，不可能再通过光学手段看到星系、恒星，就像我们无法用光学显微镜看清分子结构一样。于是这个人绞尽脑汁，发明了一台恒星显微镜，可以探测到星系的形状，就像我们用电子显微镜可以观察到分子结构及原子排列一样。
我们如果还要观察原子甚至质子中子层面的粒子，就必须借助于粒子对撞机，将粒子加速到很高的能量互相撞击，造成粒子分裂，通过测量碎片的轨迹来间接探测原子核、质子、中子及其它基本粒子，分析得出它们的质量、大小等信息。同样，这个宇宙巨人如果还要观测恒星系统，他就得制造恒星对撞机，把恒星加速来互相碰撞，通过碎片的轨迹来分析恒星以及飞散出去的行星的质量、大小等信息。所以如果有一天，突然从远处飞来一颗巨大的恒星撞入我们的太阳系，请大家不要悲伤，而是要壮怀激烈，引吭高歌，因为那是宇宙人在为我们证明，我们的宇宙其实只是组成上一个层级物质的一部分。

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现在你可以知道我们为什么测不准量子世界粒子的状态了，因为任何测量手段都会改变粒子的状态，就像宇宙巨人测量我们的太阳系一样，不管他如何测量，总会扰乱太阳系的运行，要么把太阳系撞出银河系，要么把太阳系撞毁，行星飞溅。如果他的科技不发达，发射过来的恒星速度不够快，它的引力至少也会把太阳系给转个几圈，换个方向。对宇宙人来说，恒星系统就处于不确定性状态，不可能精确测量，只要他测量了，太阳系就不可能再保持原来的状态，我们测量量子世界的粒子属性也是这样，这就是海森堡测不准原理的宏观宇宙模型。
宇宙人不可能操纵比恒星更小的东西，所以他们的探测只能到恒星这一层，最多能再模模糊糊了解一些行星或者卫星、碎片的情况，更多的要靠猜想和推理以及数学模型的计算，我们研究量子理论也是这样。要探索到我们的原子这一层，宇宙人是永远也无法做到的，原子对他们来说，就像我们眼中的普朗克尺度（普朗克时间5.39121×10^?44秒，普朗克长度1.616252×10^?35米），除了我们的思想外，再没有任何工具能探测到它们了。人类创造了超弦理论来描述普朗克尺度的物质，宇宙人又该用什么理论来描述我们的原子世界呢？
好吧，笔者承认已经殚精竭虑了，如果这样都还搞不懂海森堡不确定性原理，我也就只能呵呵了……：）