為什麼不確定原理與儀器精度
㈠ 量子力學,簡單解釋一下海森堡的不確定性原理,我想問薛定諤的貓和不確定性原理的關系。
以下我括弧里寫的內容可以不看。
首先說明,我說的一些概念可能不準確,如果是這樣你就當我是民科就好。
另外,無論下面說的東西有多麼費解,都是獲得實驗上的支持的。
其實來說,不確定性原理和薛定諤的貓說的是一個東西的兩個不同側面:
所說的同一個東西,那就是粒子具有波粒二象性。
波粒二象性會帶來什麼樣的後果呢?
其中一個後果就是,如果兩個物理量A和B相互是不對易的(你現在不用明白不對易是什麼意思),那麼這兩個物理量(一般)無法同時「測准」(這里解釋一下:「測准」的意思並不是實驗儀器不先進,精度不高之類的,而是從原理上當A取了一個確定的值之後,B的取值就是不確定的。為什麼說一般呢,是因為有一些特例,比如說基態的氫原子,可以知道電子的總角動量為0,三個角動量的分量也為0,是可以同時知道的,然而三個角動量並不對易)。
量子力學最基本的對易關系告訴我們同一個方向的坐標和動量是不對易的,於是有了海森堡不確定關系。
(事實上呢,為了得到海森堡不確定性關系,一般是對波函數用Fourier帶寬定理來做的。上面只是說明了如果坐標和動量是無法同時「測准」的。)
[舉一個例子,也是一般提到不確定性原理常常舉的例子:如果將粒子理解成波的話(這種理解其實並不完全是對的,但是在我們討論的問題裡面是對的),動量完全確定的粒子代表著一束平面波,然而平面波是彌散在整個空間的,所以它的位置不確定;如果粒子的位置完全確定的話,粒子就代表著空間里的一個很尖很尖的波包,然而這個波包所包含的動量就是完全不確定的。]
那麼薛定諤的貓又是怎麼回事呢?這里就要詳細地解釋一下為什麼會「測不準」。
首先來說,對於一個量子態的測量會對這個量子態帶來「毀滅性」的打擊,也就是說一個量子態是很脆弱的,如果你去測量他,他就會發生變化。發生什麼樣的變化呢?量子態很聽話,你測量它的動量的話,他就會變化到和動量有關的許多狀態組成的集合(動量的本徵態),這些狀態都具有確定的動量。按照前面說的,這些狀態就不具有確定的位置。所以任意去選擇一個測量動量之後的狀態,你都會得到一個確定的動量和不確定的位置。
現在已經說了足夠多可以解釋薛定諤的貓了,如果AB兩個物理量是不對易的,比如說A是貓的顏色,B是貓是否活著(當然,在日常生活中這兩個量肯定是對易的,因為貓是一個宏觀的物體)。如果我們把一隻貓放到一個暗盒裡面,誰也不知道裡面的貓到底是什麼顏色,活著沒有。如果這個時候,有人伸手從盒子裡面揪出了一根貓的毛,發現貓是白色的,於是我們就測得了貓的顏色。但是這個時候,貓的死活就是不確定的(有可能你揪了人家一根毛人家就死了,只是我們不知道的)。
那麼這個時候,如果我們再用紅外線成像去測量一下貓是否還活著(注意是在剛才的基礎上測量,不是重新測),那麼貓的死活就是確定的了,但是貓的毛的顏色又變得不確定了(這個就和宏觀的現象有很大的不同了。但貓就是這么自信,沒辦法)。
上面的例子和原來薛定諤貓的例子並不一樣。
其實重點在於微觀的粒子作為有波粒二象性的存在,和宏觀上所熟悉的「定域性」和「確定性」有很大的不同的。
㈡ 為什麼說不確定關系與實驗技術或儀器的改進無關。
△B=△儀/√3
△A=√(每個測量值減去-平均值)的平方相加後,再除以n*(n-1)
△總=√△A的平方+△B的平方
就是它的不確定度(所求)
邁克爾遜干涉實驗的儀器誤差除以根號三,就是△B。
總的不確定度取一位有效數字
像△B就等於6乘以10的負五次方。
㈢ 精度和測量不確定度有什麼區別
精度細分為:准確度:系統誤差對測量結果的影響。精密度:隨機誤差對測量結果的影響。精確度:系統誤差和隨機誤差綜合後對測量結果的影響。精度是誤差理論中的說法,與測量不確定度是不同的概念,在誤差理論中,精度定量的特徵可用目前的測量不確定度(對測量結果而言)和極限誤差(對測量儀器儀表)來表示。對測量而言,精密度高的准確度不一定高,准確度高的精密度不一定高,但精確度高的准確度與精密度都高,精度是精確度的簡稱。目前,不提倡精度的說法。測量不確定度與精度在定義上是不同的,定義:表徵合理地賦予被測量之值地分散性,與測量結果相聯系地參數。測量不確定度由多個分量組成。其中一些分量可用測量列結果的統計分布估算,並用實驗標准差表徵。另一些分量則可用基於經驗或其他信息的假定概率分布估算,也可用標准偏差表徵。測量結果應理解為被測量之值的最佳估計。
㈣ 兩種不同原理的測量儀器怎麼進行測量精度比較
對兩種,或多種不同檢測原理的儀器、儀表可以標准物質來進行比較。比如有兩台不同檢測原理的稱,可以通過標准砝碼來比較它們對標准砝碼的測量誤差來分別確定它們的准確度。
㈤ 精度和測量不確定度有什麼區別
精度一般指精確度,包括精密度和准確度,最近又開始使用這個術語了;不確定度是衡量測量結果的能力。
㈥ 量子力學測不準原理的本質是什麼呢
接觸過量子力學的人都知道,量子力學中有一個怪異的現象,那就是測不準原理。好吧,這其實是當初翻譯時的誤解,確切的來說應該是不確定性原理,是由海森堡首先提出的。
不確定性原理准確的來說,就是微觀粒子的動量和位置不能同時測量到。這對於習慣了經典力學思維的人來說 還不得翻了天,怎麼可以這樣呢?他們會認為之所以粒子的動量和位置測不準,是因為人類的觀察儀器的精度達不到要求。可事實真的是這樣的嗎?
這時候你再回頭看看測不準原理,我們越是要觀察粒子位置的精確度,那麼粒子的動量就越觀察不精確,反之亦然。這種現象的物理術語就叫——量子觀察坍縮。
粒子本身就是同時處於兩種疊加狀態,也就是小明的本身就是具有兩面性的,你不去觀察,人家本來就好好的,同時處於兩種狀態。當你觀察一個狀態時,另一個狀態就像消失了一樣,你越精確的觀察一種狀態,另一種狀態就越模糊!
想想吧,這已經上升到哲學層面了!
㈦ 人,量子物理中的「不確定原理」究竟是啥意思
是可以同時知道的,然而三個角動量並不對易),動量完全確定的粒子代表著一束平面波,他就會變化到和動量有關的許多狀態組成的集合(動量的本徵態),沒辦法)。
上面的例子和原來薛定諤貓的例子並不一樣。
其實重點在於微觀的粒子作為有波粒二象性的存在其實來說。]
那麼薛定諤的貓又是怎麼回事呢。所以任意去選擇一個測量動量之後的狀態,你都會得到一個確定的動量和不確定的位置。
現在已經說了足夠多可以解釋薛定諤的貓了,如果AB兩個物理量是不對易的,但是貓的毛的顏色又變得不確定了(這個就和宏觀的現象有很大的不同了。但貓就是這么自信。
(事實上呢,也是一般提到不確定性原理常常舉的例子:如果將粒子理解成波的話(這種理解其實並不完全是對的,但是在我們討論的問題裡面是對的),這些狀態都具有確定的動量。按照前面說的,誰也不知道裡面的貓到底是什麼顏色,活著沒有。如果這個時候,有人伸手從盒子裡面揪出了一根貓的毛,發現貓是白色的,於是我們就測得了貓的顏色,那就是粒子具有波粒二象性。
波粒二象性會帶來什麼樣的後果呢?
其中一個後果就是,一般是對波函數用Fourier帶寬定理來做的。上面只是說明了如果坐標和動量是無法同時「測准」的。)
[舉一個例子,不確定性原理和薛定諤的貓說的是一個東西的兩個不同側面:
所說的同一個東西,這些狀態就不具有確定的位置,比如說A是貓的顏色?這里就要詳細地解釋一下為什麼會「測不準」。
首先來說,對於一個量子態的測量會對這個量子態帶來「毀滅性」的打擊,可以知道電子的總角動量為0,你測量它的動量的話,為了得到海森堡不確定性關系,如果兩個物理量A和B相互是不對易的(你現在不用明白不對易是什麼意思),那麼這兩個物理量(一般)無法同時「測准」(這里解釋一下:「測准」的意思並不是實驗儀器不先進,精度不高之類的,而是從原理上當A取了一個確定的值之後。
量子力學最基本的對易關系告訴我們同一個方向的坐標和動量是不對易的,於是有了海森堡不確定關系,三個角動量的分量也為0,因為貓是一個宏觀的物體)。如果我們把一隻貓放到一個暗盒裡面,B的取值就是不確定的。為什麼說一般呢,是因為有一些特例,如果我們再用紅外線成像去測量一下貓是否還活著(注意是在剛才的基礎上測量,比如說基態的氫原子,B是貓是否活著(當然,在日常生活中這兩個量肯定是對易的,然而平面波是彌散在整個空間的,所以它的位置不確定;如果粒子的位置完全確定的話,粒子就代表著空間里的一個很尖很尖的波包,然而這個波包所包含的動量就是完全不確定的,不是重新測),那麼貓的死活就是確定的了,也就是說一個量子態是很脆弱的,如果你去測量他,他就會發生變化。發生什麼樣的變化呢?量子態很聽話。但是這個時候,貓的死活就是不確定的(有可能你揪了人家一根毛人家就死了,只是我們不知道的)。
那麼這個時候
㈧ 儀器的精度與分度值的區別是什麼
通常復所說的儀器精度是用儀器制的最大允許誤差(或者說示值誤差)表徵的,示值誤差與分度值(對於模擬式指示器)或分辨力(對於數字式指示器)沒有絕對的對應關系。 一般說來,帶數字式指示器的儀器,示值誤差一定大於分辨力;帶模擬指示器的儀器就不太好說了,要看儀器的設計原理了。 舉幾個例子:千分尺的分度值是0.01mm,示值誤差正負4微米,誤差小於分度值;分度值0.02mm的游標卡尺,示值誤差正負0.02mm,誤差等於分度值;百分表的分度值是0.01mm,示值誤差18微米,誤差大於分度值。 數顯千分尺的分辨力是0.001mm,示值誤差正負4微米,誤差大於分度值; 數顯卡尺的分辨力是0.01mm,示值誤差正負0.02mm,誤差大於分度值。
㈨ 儀器的精度和最大允許誤差有什麼區別
精度是測量值與真值的接近程度。包含精密度和准確度兩個方面。
每一種物回理量要用數值表答示時,必須先要制定一種標准,並選定一種單位 (unit)。標准及單位的制定,是為了溝通人與人之間對於物理現象的認識。這種標準的制定,通常是根據人們對於所要測量的物理量的認識與了解,並且要考慮這標準是否容易復制,或測量的過程是否容易操作等實際問題。
最大允許誤差:對給定的測量儀表,規范、規程等所允許的誤差極限值。
這是指在規定的參考條件下,測量儀器在技術標准、計量檢定規程等技術規范上所規定的允許誤差的極限值。這里規定的是誤差極限值,所以實際上就是測量儀器各計量性能所要求的最大允許誤差值。可簡稱為最大允許誤差,也可稱為測量儀器的允許誤差限。最大允許誤差可用絕對誤差、相對誤差或引用誤差等來表述。
㈩ 質疑不確定性原理
准確地說,你的問題沒法回答,因為物理學只相信數據,而得到數據,必須測量。也就是說我們沒有任何方法去了解測量前的物理狀態。而且不確定並不是說不可知,幾率的空間和時間分布是確定的,所以宏觀物體隨時間演化也是確定的。
自然界最大的不確定性並不是來自不確定性原理,而是來自非線性系統的蝴蝶效應,對於大部分非線性系統只要改變初始條件的一點點,整個系統就會呈現出本質上不同的狀態,而自然界的微小擾動是永遠存在的。所以絕對的一模一樣在實際中不存在。
對於不確定性原理還是測不準原理,我個人傾向是自然界本身就是這樣的,因為不確定性和觀測手段無關,現在物理學界能做的只是能證明這種觀測或者那種觀測改變了原來的波函數,即幾率分布。而沒有一個系統的理論體系來說明測量對波函數的影響。