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PO18文学 > 历史军事 > 1900:游走在欧洲的物理学霸 > 第543章 不确定性的真正解释!无法精确测量
  第543章 不确定性的真正解释!无法精确测量!颠覆决定性!震撼全场!
  海森堡突发奇想,提出自己的测不准理解。
  他认为测量行为本身影响了电子的位置和动量。
  这个观点赢得了在场大多数人的赞同。
  然而,他却得到了布鲁斯教授的否定。
  海森堡瞪大了双眼,目光错愕,他甚至有点不敢相信自己的耳朵。
  如此逻辑严密的解释怎么会是错的呢?
  被布鲁斯教授当众反驳,他的老毛病又犯了。
  变得敏感,失落,脸色通红。
  害怕自己真的错了,在这么多人面前信誓旦旦地主动回答,结果却闹了个笑话。
  最后,他鼓起所有的勇气,忍不住问道:
  “布鲁斯教授,我哪里错了?”
  这一刻,所有人都非常好奇。
  大家并不觉得海森堡的观点有什么问题,很容易理解。
  但布鲁斯教授既然说错了,那就绝对不会无的放矢。
  在众人的期待下,李奇维说道:
  “海森堡说,因为γ射线对电子的撞击,导致我们无法精准确定电子的动量。”
  “然而,这里有一个问题。”
  “如果我们能知道γ射线在撞击之后,它的反射角度是什么。”
  “那么根据吴-康普顿效应,我们就能间接地计算出电子的动量变化。”
  “这样就可以做到同时测量出电子的位置和动量。”
  嘶!
  众人皆是一惊!
  这个反驳太犀利了!
  “对啊,我怎么没想到这点。”
  “布鲁斯教授的这种方式是可以同时精确测量的。”
  海森堡闻言,忍不住颤抖。
  在布鲁斯教授面前,他引以为豪的观点脆弱无比,根本经不起推敲。
  这时,忽然有人大胆地问道:
  “布鲁斯教授,既然海森堡这种解释是错的,那对的是什么?”
  李奇维微微一笑,接下来的话,却让所有人大吃一惊。
  他看着海森堡,脸上露出满意的神情,继续说道:
  “海森堡的思路没有错。”
  “我刚刚的解释还没完。”
  “因为我的那种方法根本行不通!”
  “而它就是无法同时精确测量电子位置和动量的真正原因!”
  哗!
  这一下,所有人直接懵逼了!
  啥情况?
  布鲁斯教授刚刚否定海森堡,现在又否定自己?
  威尔逊连忙道:
  “等等,布鲁斯,让我捋一捋。”
  “首先,海森堡认为测不准的原因是,测量本身会干扰电子的状态,且这种状态是不可避免的。”
  “比如,如果先测量电子的位置,那么电子的动量就会因为和γ射线撞击而改变,测出来也就不准确了。”
  “但是,布鲁斯你提出如果能知道γ射线的反射情况,其实可以算出电子的动量改变情况,从而就能准确计算电子同一时刻的动量。”
  “然而,现在你又说,【知道γ射线的反射情况】这件事是行不通的。”
  “这件事才是导致测不准的真正原因,而不是海森堡提出的测量行为的干扰因素。”
  “是这个逻辑吗,布鲁斯?”
  李奇维听后,极其诧异,我威哥啥时候这么牛逼了。
  威尔逊分析的非常精准。
  “是的。”
  大部分人现在脑袋已经开始乱了。
  然而对于海森堡、泡利、狄拉克等人而言,小菜一碟。
  他们等待着布鲁斯教授的下文。
  这时,李奇维干脆一边说,一边在黑板上画图讲解。
  “如图所示。”
  “为什么【知道γ射线的反射情况】这件事是不可行的呢?”
  “因为大家不要忘了思想实验的前提:要先精确测量电子的位置!”
  “为了看清电子在哪里,就必须对反射后的所有γ射线进行聚焦,然后才能成像。”
  “这点应该可以理解吧。”
  “哪怕少了一丝,一个方向的γ射线,都不能精确地显示电子的位置。”
  “但是一旦聚焦,就会改变反射后γ射线的本来方向。”
  “所以,我们也就【无法】知道【γ射线的反射情况】。”
  “当然也就算不出此刻电子的精确动量了。”
  “同理,假设先精确测量电子的动量信息,然后再确定位置信息。”
  “那么就不能对反射后的γ射线聚焦,而是要保留它们的原本方向,从而根据吴-康普顿效应,精确计算出电子的动量。”
  “但这时,因为不能聚焦,我们也就无法精确得知电子的位置信息了。”
  “以上的分析,才是不能同时精确测量电子位置和动量的根本原因。”
  “海森堡提出的【测不准】概念,有很大的误导性。”
  “它使得大家以为x·p≥h/4π和测量仪器本身有关系。”
  “是测量仪器的干扰导致我们测不准。”
  “但其实根本没有关系!”
  “电子的这种不确定性行为是不依赖任何外物的,是一种内在属性。”
  “无论是多么精密的仪器,它从根源和原理上就无法同时精确测量电子的位置和动量。”
  “所以,相比测不准,我更喜欢称呼它为【不确定性原理】!”
  “总结就是:本身无法精确测量才是不确定性的本质,而不是测量行为对电子的干扰。”
  静!
  死一般的寂静!
  李奇维讲完之后,所有人都盯着黑板上的图示,目瞪口呆。
  什么γ射线、反射,已经把不少人给绕晕了。
  “谁能告诉我,到底是怎么一回事?”
  “为什么把仪器精度调高,把干扰降到最低也不行呢?”
  “一个物体的动量和位移,怎么可能从本质上就无法测量呢?”
  “这太匪夷所思了!”
  “.”
  对于威尔逊等人而言,他们勉强算是听懂了。
  但正因为听懂了,才显得无比震撼!
  这完全摧毁了他们的以前的认知。
  威尔逊喃喃回答道:
  “首先要强调两个关键词:同时、精确。”
  “如果不是同时,而是间隔时间,或者不是精确、而是模糊测量,那么是可以完成的。”
  “但如果既要【同时测量】,又要【精确测量】,那就不可能了。”
  “因为不管仪器的精度有多高,当γ射线撞击到电子,发生反射的【那一刻】。”
  “你若是不改变反射γ射线的方向,就无法精确测量位置信息。”
  “这里要注意,在这一刻,你非要测量位置也行,但不准确。”
  “同理,你若是改变反射γ射线的方向,虽然可以精确测量位置了,但是又不能精确测量动量了。”
  “在同一时刻,这两个行为,只能二选一,而不可能同时发生。”
  嘶!
  威尔逊的解释,让不少人醍醐灌顶、恍然大悟。
  在场的虽然还有一些学生,但是能在卡文迪许做研究的没有蠢人。
  经过如此深入浅出的分析,大家全都明白了。
  但随即,众人就更骇然了!
  “如此一来,不确定性原理岂不是颠覆了世界的决定性?”
  哗!
  一股莫名的寒意笼罩在房间之内。
  决定性被打破了?
  这是何等可怕的事情。
  自从牛顿构建出经典力学的框架之后,人类掌握了堪称“预言”一般的神奇能力。
  只要知道了汽车的所有运动参数,就能根据力学和运动公式,计算出它在所有时刻的运动状态。
  包括但不限于位移、动量等。
  在诸如蚂蚁等低等生物的眼里,人类的这种手段说是预言能力也不为过。
  而这种能力的最终发展形态,就是四大物理神兽中大名鼎鼎的“拉普拉斯兽”。
  拉普拉斯兽知晓宇宙中所有原子的所有参数。
  所以,根据方程,它能够计算出宇宙的未来!
  即:我们的宇宙是决定性的!
  上一时刻物体的速度和位置,决定了下一时刻物体的速度和位置。
  这种机械宇宙观,统治物理学界已经很久了。
  在场不少人都知道,虽然布鲁斯教授之前曾用电子概率跃迁挑战过这种宇宙观。
  但是他并没有说服众人。
  而现在,情况不同了!
  随着量子力学的深入发展,各种奇怪的理论和实验出现,产生了一些和宏观世界迥异的现象。
  概率波颠覆了因果性,不确定性原理又颠覆了决定性。
  两者合在一起,粉碎了经典物理学的机械时空观!
  电子不仅出现在某处的行为是概率的,甚至它出现时的位移和速度都不能精确测量!
  这表明,我们的宇宙一片混沌!
  哗!
  这太吓人了!
  细思极恐!
  不确定性原理的出现,带给众人的冲击简直无法想象。
  而海森堡、泡利、狄拉克等绝世天才们,他们的接受能力就强太多了!
  泡利的内心产生了动摇。
  在他第一眼看到公式的时候,他是坚决反对的。
  因为不确定性原理违法了常识。
  所以,哪怕面对当世第一人的权威,泡利也浑然不惧。
  但是听完布鲁斯教授的严谨分析,泡利忽然发现,自己好像被说服了。
  这就有点尴尬了。
  他觉得好像确实如此。
  矩阵力学得到了多个实验和理论的验证,它的正确性毋庸置疑。
  而由它所推导出来的不确定性原理,自然也是正确。
  尤其是布鲁斯教授还给出了无懈可击的逻辑分析。
  泡利已经被折服了。
  “布鲁斯教授,我赞同你的解释。”
  “海森堡的回答,确实存在问题。”
  哗!
  众人皆是一惊!
  刚刚还强烈反对的泡利,现在立马就改旗易帜了。
  布鲁斯教授的实力果然恐怖如斯。
  泡利脸皮厚的很,对此很无所谓。
  至于粉碎决定性,对他而言,没什么难接受的。
  自从他出生以来,听的全是布鲁斯教授打破传统的故事。
  “布鲁斯教授要是不颠覆世界,那还是布鲁斯教授吗?”
  此刻,海森堡的表情最为奇怪。
  面对师兄泡利的否定,他不仅没有更加失落,反而是笑容满面,神色激动。
  和刚刚的表现简直判若两人。
  “因为,不确定性原理是从我的矩阵力学中推导出来的啊!”
  海森堡在听完布鲁斯教授解释的一瞬间,他就知道,自己错了。
  紧接着第二秒,他就完全支持布鲁斯教授的观点。
  一点不带犹豫!
  在听完众人关于不确定性原理粉碎机械宇宙观后,海森堡更兴奋了。
  “你们天天说波动力学好用,甚至还引申出概率波这样惊世骇俗的理论。”
  “现在,我的矩阵力学一点不弱!”
  “不确定性原理,将会是量子力学又一重要的基础理论。”
  “它的地位完全不输概率波!”
  “薛定谔,我何须避他锋芒!”
  海森堡又支棱起来了。
  他的矩阵力学在布鲁斯教授手中,化腐朽为神奇,大放异彩,惊世骇俗!
  这充分说明,没有菜的理论,只有菜的人。
  接着,海森堡态度谦卑,表情恭敬,笑着马屁道:
  “教授,毫无疑问,您的解释才是不确定性的本质。”
  “这是量子力学区别经典物理学的又一个典型特征!”
  李奇维闻言,微微一笑。
  全世界所有人都可能反对他,唯独海森堡不会。
  这小子只反对不利于他本人的观点。
  卢瑟福看着众人或是震惊,或是激动地讨论,心中五味杂陈。
  量子力学的出现,让他这样的实验大佬非常尴尬。
  因为这个理论的很多结果,很难或者根本没有办法通过实验来验证。
  换句话说,实验物理学家目前对于量子力学的建立基本毫无作用。
  不管是矩阵力学还是波动力学,都是纯粹的理论产物。
  这就让卢瑟福产生一种挫败感!
  他不想让自己局限在原子学中,他也想介入量子力学。
  “若是能通过实验证明概率波和不确定性原理,那该是多么幸福的事情?”
  随即,他又露出一丝苦笑。
  “这怎么可能呢?”
  “不确定性原理甚至连仪器本身的作用都被排除了,还怎么验证?”
  然而,卢瑟福万万没有想到,他以为不可能的事情,很快却被一个年轻人完成了。
  虽然对方像戴维森一样,也是误打误撞,但终究算是证明了概率波和不确定性原理,震惊学界!
  此刻,众人都在消化布鲁斯教授所提的惊世骇俗的理论。
  他们很想知道,今天过后,物理学界会产生什么样的轰动。
  但是,就在这时,一道声音忽然又响起:
  “教授,我觉得您的解释略有不妥。”
  哗!
  众人震惊!
  这是哪位勇士?
  (本章完)