第544章 绝世交锋!全新解释!公式之含义!
第544章 绝世交锋!全新解释!公式之含义!既无法测量,也不存在!
在后世,不确定性原理和质能方程一样,由于公式看起来非常简单,所以谁都能说几句。
然而,大部分人没有相应的知识储备,容易对公式的理解产生极大的误差。
他们若再看几篇水平不够的科普营销号的文章,被洗脑了,那就更惨了,思维掰都掰不回来。
这也不能怪大家,因为真实历史上,海森堡在提出不确定性原理的时候,他自己的理解就是错的
最后还是玻尔给出了正确的解释。
你看看,连理论提出者本人都理解错了,可想而知量子力学的难度。
而现在,当李奇维首次提出不确定性原理的公式之后,海森堡命运再现。
而他的理解,其实和大多数人一样,也是后世那些普通营销号的理解。
海森堡认为,想测量一个电子的位置和动量,就必须用其它粒子或者光子去撞击。
而若想把电子的位置测准,就要使用波长越短的光,因为波长太长就直接绕过电子了。
但是光子的波长越短,根据e=hv,它的能量就越大,那么撞击电子,自然对电子的动量改变就越大。
总结就是:用光子测量电子位置的操作,干扰了电子的动量。
所以,我们不能同时测准电子的位置和速度。
以上这种【测量干扰说】观点当然是错的。
而它之所以会流行,就是因为听起来非常【通俗易懂】,中学生都能明白。
但错的就是错的,再通俗易懂都没用。
不确定性原理是电子等粒子的固有性质,不依赖于任何外部测量。
李奇维刚刚在海森堡基础上的解释,还是有点过于复杂了,而且有一点小瑕疵。
他准备从另外更本质的角度,来重新阐述不确定性原理。
但就在这时,狄拉克的声音响起了:
“教授,我觉得您的解释略有不妥。”
哗!
仿佛雪山上传来一道冰冷的寒风。
所有人为之一惊!
孤寂、沉默的狄拉克,给人的感觉从来都是不鸣则已一鸣惊人。
卢瑟福和福勒的眼中,惊喜万分。
他们对狄拉克的看重,远远超过了其他人。
对方或许是英国在理论物理学领域的唯一希望。
他也被誉为1900年出生这一时代的最强天才!
而现在,狄拉克和布鲁斯教授的辩论,堪称绝世天才和绝世强者之间的碰撞!
众人期待。
这时,李奇维面色从容,内心好笑道:小狄同学的时代还没有到来,但是也忍不住要躁动了。
于是,他笑着说道:
“请说,狄拉克博士。”
狄拉克说道:
“教授,您认为无法同时精确测量电子的位移和动量,是粒子本身属性所限制的。”
“但有没有这样一种可能:虽然我们无法测量,但不代表电子在某一时刻就不具有同时确定的动量和位移。”
“测不到,不代表不存在?”
轰!
犹如一枚炸弹在众人耳边炸响。
狄拉克的观点让所有人都震撼了。
对啊!
测不到和存在是两件完全不同的事情。
按照布鲁斯教授的解释,电子的位移和动量与测量仪器和测量行为都没有关系。
它本来就是无法测量的,就好比光速为什么是那个数值一样,都是公理性质的现象。
但是这个解释只能说明无法测量出来,而不能说明电子的精确位移和动量就不存在啊。
举个形象的例子。
你做了一件错事,惹女朋友生气了。
虽然你知道女朋友肯定生气了,但是你从她的表情上根本看不出来。
看不出来不代表不存在!
女人的诡秘性和量子力学有的一拼。
众人议论纷纷。
“这个逻辑好像没问题啊。”
“我感觉狄拉克的观点好像比布鲁斯教授的更有道理?”
“而且这样一来,不确定性原理并没有打破决定性。”
“只不过是某种规则束缚了我们对粒子的精确测量。”
很明显,大部分非常认可狄拉克。
果然不愧是绝世天才,一出手就是常人无法企及的巅峰。
竟然能力压布鲁斯教授!
恐怖如斯!
海森堡瞬间慌了。
他发现自己根本无法反驳狄拉克。
这个观点有点直击核心,而且难以证伪!
不过,他还有最大的靠山。
“布鲁斯教授一定可以应对!”
此刻,所有人的目光都集中在李奇维身上。
他看着狄拉克,心中感慨。
这位量子力学中最低调最强大的绝世天才,终于开始崭露头角。
质疑角度犀利无比。
然而,李奇维依旧淡定从容,霸气无双。
“可惜,你面对的是我!”
在众人的紧张期待中,他开口说道:
“首先,我可以肯定地说,狄拉克的观点是错误的。”
“不确定性原理,不仅仅表明无法同时精确测量电子的位移和动量。”
“同时,它还表明,【电子存在精确的位移和动量】这件事本身就是不存在的!”
众人骇然!
“可能是刚刚我借用海森堡的例子,给大家造成了误解。”
“你们的思维始终局限在【测量】这个行为上。”
“所以,我准备换个角度,重新解释一遍不确定性原理。”
“现在,请大家跟着我一起,重新审视这个公式:x·p≥h/4π。”
“之前泡利在质疑我的时候,其实说错了一个概念,我当时并没有纠正他。”
“什么概念呢?”
“那就是x和p分别代表的含义。”
“泡利说:x代表了电子的位移变化量,p代表了电子的动量变化量。”
“这个说法是错误的。”
“正确说法是:x代表的是电子位置的【标准差】,p代表的是电子动量的标准差。”
“标准差和变化量可不是同一个概念。”
“大部分人看到x,潜意识会觉得这是位置的微小变化量,认为它是由测量误差造成的。”
“从而就会产生刚刚海森堡提出的那种解释。”
“但其实x代表的是位置的标准差。”
“这也怪我,当时写的太匆忙。”
“如果把公式写成:σx·σp≥h/4π,可能就不容易引起误解了。”
哗!
这种细节上的差异,让所有人皆是一惊。
大部分人连黑板上的公式推导都看不懂,又怎么可能理解公式的精确含义。
他们的所有理解,都是刚刚听泡利说的。
标准差是描述一组数据中,每个数据与数据平均值的偏离程度。
比如现在有一组数:1、2、3、4、5。
那么这组数的平均数就是3。
而标准差的意思是:12345,这5个数字,距离平均数3的远近程度。
很明显,只有多个数据才能产生标准差的概念。
而变化量是针对一个数字的前后变化。
比如电子现在的动量是1,下一刻的动量是2,那么它的动量变化量就是2-1=1。
泡利以为的p就是这个意思,但其实不是。
这时,威尔逊有点疑惑,他直接问道:
“布鲁斯,可是这有一个问题。”
“电子的位置和动量,怎么可能会有统计意义上的标准差呢?”
“这两个量只有一个数字啊,不可能产生标准差。”
众人闻言皆是点头。
一个物体的位置在哪,动量是多少,都是确定的值。
单个数字并没有标准差的概念。
李奇维闻言,笑了笑,淡定地说道:
“因为概率波的存在!”
“在经典力学中,位置和动量当然没有标准差的概念。”
“因为它们在任何时候都是一个确定的数字,不会产生波动,也就没有一组数字。”
“比如汽车的动量是1,在这个时刻,它是个确定的数字,没有任何的统计意义。”
“但在量子力学中,情况就不同了。”
“根据概率波理论,电子可以同时出现在原子内部的任意一处。”
“既然是同时,那么电子可以在a点,可以在b点,可以在c点.”
“各点的区别只是概率不同。”
“那么这就会产生一组数字了。”
“既然电子既可能在这,也可能在那,我们岂不是就可以算出电子的平均位置吗?”
“有了平均值,那么abc点每个位置相对平均值的波动也能算出来。”
“这样,就产生了电子位置的标准差σx。”
“同理,根据概率波,也能算出电子的动量标准差σp。”
“如此,我们就能从统计意义上,讨论单个电子的力学量的标准差了。”
“而根据矩阵力学的推导,结果就是σx·σp≥h/4π。”
“这就是不确定性原理的真正含义!”
静!
死一般的寂静!
所有人都被李奇维的分析彻底震撼了!
直到现在,他们才真正明白了黑板上的内容。
“泡利那厮误我啊!”
很显然,泡利之前的解释,完全属于误导,导致大家的理解产生了偏差。
不过,这也不能怪他。
李奇维当时只顾着自己推导,没有大声解说。
很多内容,泡利都是凭借自己的感觉去理解。
出错也就情有可原了。
而且那个公式带来的震撼太大。
李奇维甚至都没有时间提前解释了。
然而,泡利本人却罕见地出现了羞愧的神色。
听完布鲁斯教授的解释,他已经彻底懂了。
不确定性原理在他面前再无秘密。
他现在从心底完全认同这个理论。
他甚至都知道,该怎么回答狄拉克了。
答案已经很显然。
海森堡神色震撼!
他的内心仿佛掀起滔天巨浪。
他之前还以为自己能完全看懂黑板上的推导。
现在看来,他有点高估自己了。
布鲁斯教授对于公式的解释,堪称完美。
既通俗易懂,又严谨细致。
场上所有人都明白了不确定性原理的真正内涵。
而且最重要的是,布鲁斯教授把概率波和不确定性原理结合在了一起。
这相当于把波动力学和矩阵力学联系在一起。
这可是迈出了至关重要的一步!
虽然海森堡很厌恶波动力学,但他内心很清楚,二者的统合是必经之路。
物理学不允许两个相互矛盾的理论同时存在。
尽管它们都是对的,但其物理意义必然要被容纳在一个更高的框架之下。
真到了那一天,海森堡也能接受。
但前提必须是由布鲁斯教授完成。
换做其他任何人,他都不服。
海森堡再次折服在布鲁斯教授的恐怖实力之下!
这时,李奇维看向狄拉克,继续说道:
“狄拉克,现在我可以回答你的问题了。”
“根据刚刚的分析,我们可以知道,σx和σp是电子因为概率波而本身存在的性质。”
“这个标准差和你测量不测量没有任何关系。”
“因为就算你测量,电子依然有概率波的性质,而概率波是不受任何因素影响的。”
“电子的位置和动量,本来就是不确定的,由概率支配。”
“所以,你说的那种【虽然测不到,但是存在】,这种现象是不存在的!”
“从理论上就不存在!”
“当然,你如果要是不承认概率波,那就是另外一回事了。”
“而且,这个解释也更形象地说明了海森堡为什么错了。”
“因为σx和σp在测量之前,就可以算出来,它和测量行为没有任何关系。”
“因此,测量造成的扰动,又怎么可能带来误差呢?”
“不确定性原理的本质是:【同时确定电子的位置和动量】这件事,既无法测量,也不存在!”
轰!
狄拉克闻言,心神震动!
他的脸上首次出现了动容。
那是面对完全碾压自己智慧存在的敬畏之情。
布鲁斯教授实在太强悍了!
太可怕了!
毫无疑问,布鲁斯教授完全说服了他。
他找不到任何的反驳理由。
电子的这种奇特性质,确实是它的固有属性。
狄拉克本人是赞同概率波的,所以,他当然也就接受了布鲁斯教授的最新解释。
这是环环相扣的逻辑推导过程。
狄拉克彻底拜服。
“布鲁斯教授,感谢您解答了我的疑惑。”
“我认同您的理论分析。”
哗!
全场骇然!
泡利、狄拉克两个绝世天才,先后被布鲁斯教授的逆天实力所征服。
这一刻,再也没有人质疑不确定性原理。
(本章完)