测不准原理的理解及应用.doc

不确定性原理的理解及应用姓名：班级：学号:摘要：不确定性原理作为量子力学中的一个重要组成部分， 从海森堡提出至今一直受到各方 争论和质疑本文主要介绍不确定性原理的简单理解以及应用， 对初学者理解不确定性原理 是很有帮助的关键词：测量，准确性, 正文:1.引言:唯物主义告诉我们：物质是不依赖于人的意识的客观存在； 时间的本质是物质而不是意识；先有物质后有意识；意识只不过是物质在人脑中的客观反映而已 这些都是正确的观念然而随着二十世纪自然科学的发展， 尤其是人们在探索微观世界发现了新的规律， 被某些唯心主义者引用来向唯物主义的基本观点发难其中倍受争议的是著名物理学家海森堡的 不确定性原理”2.不确定性原理的介绍：不确定性原理(Uncertainty principle ),又称测不准原理”、不确定关系”，是量子力学 的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于 1927年提出本身为傅立叶变换导出的基本关系：若复函数f(x)与F(k)构成傅立叶变换对，且已由其幅度的平方归一化(即 f*(x)f(x)相当 于x的概率密度；F*(k)F(k)/2 n相当于k的概率密度，*表示复共轭)，则无论f(x)的形式如何，x与k标准差的乘积 △ xAk不会小于某个常数(该常数的具体形式与 f(x)的形式有关)。

该原理表明：一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时 ]间和能量等)，不可能冋时具有确疋的数值，其中一个量越确疋，另一个量的不确定程度就越大测量一对共轭量的误差(标准差)的乘积必然大于常数 h/4 n ( h是普朗克常数)是海森堡在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律 一一以共轭量为自变量的概率幅函数(波函数)构成傅立叶变换对；以及量子力学的基本关系 (E=h/2 n * 3, p=h/2 n*k), 是物理学中又一条重要原理 【1】3:不确定性原理的发现:1927年，海森堡在经过长期的探索后提出了不确定性原理他对此原理的解释是：设 想一个电子，要观测到它在某个时刻的位置， 则须用波长较短、分辨性好的光子照射它，但光子有动量，它与波长成正比，故光子波长越短，光子动量越大，对电子动量的影响也越大； 反之若提高对动量的测量精度，则须用波长较长的光子，而这又会引起位置不确定度的增加 因而不可能同时准确地测量一个微观粒子的动量和位置， 原因是被测物体与测量仪器之间不可避免的发生了相互作用人们习惯于对物体运动轨迹的准确描述， 大到天体如何运行，小到微尘如何飞扬。

这种认识必须基于对物体能够准确定位 为了预测一个物体的运动状态， 必须准确测量它的位置和速度测定必须施加一个物理作用于作为被测对象的物体之上， 这在任何一种测量中都无法幸免显然，对在微观粒子尺度空间的测量方法用光照最合适 然而，光照是无法把粒子的位置确定到比光的波长更小的程度的 为了测定的准确，必须用更短波长的光，这意味着光子的能量更高，这样测定对粒子速度的扰动将很厉害 因此，不能同时准确的测定粒子的位置和速度事实上，宏观世界和微观世界都受到不确定性原理的制约， 只不过对宏观物体的测量，一定波长的光已经足够精确，且扰动对其速度的影响小到远远无法计较4:不确定性原理的理解：我们用一个具体例子来理解不确定性原理： 设想用一个丫射线显微镜来观察一个电子的坐标，因为丫射线显微镜的分辨本领受到波长 入的限制，所用光的波长 入越短，显微镜的分辨率越高，从而测定电子坐标不确定的程度 △就越小，所以△q^入但另一方面，光照射到电子，可以看成是光量子和电子的碰撞， 波长入越短，光量子的动量就越大，所以有△ % 1/九 经过一番推理计算，得出： h/4 n在位置被测定的一瞬，即当光子正被电子偏转时，电子的动量发生一个不连续的变化， 因此，在确知电子位置的瞬间， 关于它的动量我们就只能知道相应于其不连续变化的大小的程度。

于是，位置测定得越准确，动量的测定就越不准确，反之亦然2】我们不怀疑不确定性原理的正确性， 因为它建立在试验的基础上问题在于对这个事实的正确解释其实没有什么，绝对不涉及什么上帝意志的问题， 而仅仅是客观事物的一个表达方式而已产生不确定性关系的原因在于， 测量对象是处于宏观条件下微观粒子， 其行为具有不确定性正如从风洞中打出的麦粒动量在一个范围内形成一个统计的分布规律， 麦粒整体的运动规律是可以预测的，而单个麦粒的运动规律不可预测的这就是量子力学5:不确定性原理的应用：不确定性原理广泛应用于计算机，生物化学， 哲学，经济学等领域，直接或间接的推动 这些领域的发展我们列举一个经济学方面的例子来看看不确定性原理的应用： 不确定性理论与凯恩斯宏观经济学不确定性原理在经济学领域上被抽象为：经济行为者在事先不能准确地知道自己的某 种决策的结果.或者说，只要经济行为者的一种决策的可能结果不止一种 ，就会产生不确定性.凯恩斯是经济学大家，他所理解的知识作为行动的基础拥有不确定性 ，都被认为是已知的，且具有各种程度上无法量化的不确定性他没有局限于在可量化的概率频率分布意义上 ，而是在更一般意义上发展了其不确定性理论。

凯恩斯对自李嘉图以来的主流经济学方法论进行了根本性的批判，他确信经济行为是受不确定性和不可决定性支配的 ，正是在其第一部重要的经济学著作《货币改革论》中，他首次表达了在经济意义确定的情况下对预期机制的关注凯恩斯认为，当决定确切的名义值时，预期发挥着极其重要的作用他批评新古典主义使不确 定性被赋予了一个确定的简单形式 ，把不确定性转化成了风险，从而使不确定性降低到其本身可以计算的地位他的整个经济周期理论都建立在长期预期的不稳定性基础上 【3】6:不确定性原理的未来:随着科技进步，20世纪80年代以来，有声音开始指出该定律并不是万能的 日本名古屋大学教授小泽正直在 2003年提出小泽不等式”认为测不准原理’可能有其缺陷所在为此,其科研团队对与构成原子的中子 自转”倾向相关的两个值进行了精密测量，并成功测出超过所谓极限”的两个值的精度，使得小泽不等式获得成立，同时也证明了与测不准原理 之间存在矛盾我们有理由相信随着科技的不断进步，对于不确定性原理这一方面的研究会更加透彻， 它的应用也会更加广泛，为文明的进步发挥作用7:参考文献：【1】：百度百科2】：《我对测不准原理的理解》航遥【3】《不确定性理论与凯恩斯宏观经济学》。