2021海森堡不确定性原理最新PPT资料

的?量子论的物理学根底?是量子力学领域的一部
经典著作。
韦纳·海森堡 - 履历
• 1901年12月5日生于维尔兹堡；
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1923年在慕尼黑大学A.索末菲的指导下获博士学位，
同年赴格丁根随尼尔斯.玻尔研究3年；
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1927～1941年任莱比锡大学教授；
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1942～1945年任柏林威廉物理研究所所长；
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第二次世界大战后任普朗克物理和天体物理研究所所
• 1925年6月，海森堡的上司马克斯·玻恩，在阅读了海森堡交给他发表 的论文后，觉察了位置与动量无限矩阵有一个很显著的性质，那就是，
不确定性原理它是们通过不一些互实相验来对论证易的，。 称为正那么对易关系。那时，物理学家还没能很清 〔于P是x，，位X〕置＝测楚P定x地X得—越了X准Px确解=，-ih这动E〔量重E的为测要单定位的就矩越阵结不〕准果。确。，反因之亦此然，。 无法给予一个合理的物理诠释。
• 1929年，罗伯森研究出，怎样在一般状况下，从对易关系求出不确定 关系式。
海森堡不确定性原理 - 实验认证
• 不确定性原理是通过一些实验来论证的。设想用 一个γ射线显微镜来观察一个电子的坐标，因为γ 射线显微镜的分辨本领受到波长λ的限制，所用光 的波长λ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△q就越小，所以△q∝λ。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λ越短，光量子的动量就越大， 所以有△p∝1/λ。经过一番推理计算，海森伯得出： △q△p=h/4π。
长；
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1976年2月1日卒于慕尼黑。
韦纳·海森堡 - 研究
• 海森堡不确定性原理〔Heisenberg uncertainty principle〕又名“测不准原理〞、“不确定关系 〞是量子力学的一个根本原理，由德国物理学家 海森堡于1927年提出。
• 该原理说明：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〕，不可能同时具有确定的数值，其中一个量 越确定，另一个量的不确定程度就越大。测量一 对共轭量的误差的乘积必然大于常数 h/2π 〔h是 普朗克常数〕，它反映了微观粒子运动的根本规 律，是物理学的重要原理。
该原理说明：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〕，不可能同时具有确定的数值， 其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。
海用森量堡 子测力• 不学准的1原泊9理松2也括6年许号将表5被示打量月破子，力学海的运森动堡方程被，即任q=聘[q，为H]，哥P=本[P，哈H]根，其大中H学为量玻子尔体系理的哈论密物顿矩理阵。学院 第所二以次 叫世矩界阵大力〔战学B后，任在oh普矩r朗阵's克力物学In理中s和ti天tu体te物〕理研的究所讲所长师；，帮尼尔斯·玻尔做研究。1927年，海森 研究人员认为堡，发在不现久的了未不来量确子存定储性器出原现之理后，，利从用量而子为存储后器一来对知纠缠名态的的粒哥子能本够被哈同根时准诠确测释量奠位置定和动了量的。 巩 用他量计子 算力出学代的表固泊位的松置括与根号动表量底示的。量无子限海力矩学阵森的。堡运动证方程明，，即q=对[q，易H]关，P系=[P，可H]以，其导中H引为量出子不体系确的哈定密性顿矩，阵。或者，使用 经海过森一 堡番在推论理文玻计里尔算提，出的海，森只术伯有语得在出实，：验△里互能q△补够p观=性h测/4到π〔。的c物o理m量才p有le物m理e意n义t，ar才it可y以〕用。理论描述其物理行为，其它的都是无稽之谈。
海森堡测不准原理也许将被打破
• 研究人员认为，在不 久的未来量子存储器 出现之后，利用量子 存储器一对纠缠态的 粒子能够被同时准确 测量位置和动量。
• 根据发表在?自然物理学?杂志的一篇论文，研究 人员声称一种量子存储器或能打破海森堡测不准 原理的限制。研究人员指出，当两个粒子纠缠， 对其中一个粒子的一个变量的阅读会导致这对粒 子的波函数坍缩，从而给予所有变量有限的值选 择。因此，通过利用量子纠缠的过程，使用两个 粒子去计算出一个粒子的完整量子态是完全可能 的，他们可以测量出不能同时准确测量的位置和 动量值。测量也许不是十分准确，但这无疑打破 了海森堡测不准原理的Werner Heisenberg）德国理论 物理和原子物理学家、 量子力学的创立者， 1932年诺贝尔物理学奖 获得者，“哥本哈根学 派”代表性人物，
主要奉献
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他对物理学的主要奉献是给出了量子力学的
矩阵形式〔矩阵力学〕，提出了“测不准原理〞
〔又称“不确定性原理〞〕和S矩阵理论等。他
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• 海森堡在论文里提出，只有在实验里能够观测到的物理量才有物理意 义，才可以用理论描述其物理行为，其它的都是无稽之谈。因此，他 避开任何涉及粒子运动轨道的详细计算，例如，粒子随着时间而改变 的运动位置。因为，这运动轨道是无法直接观测到的。他专注于研究 电子跃迁时，所发射的光的离散频率和强度。他计算出代表位置与动 量的无限矩阵。因电子跃迁而产生的发射光波的强度，能够正确地用 这些矩阵来预测。
• 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。
• 海森伯还通过对确定原子磁矩的斯特恩-盖拉赫实验的分 析证明，原子穿过偏转所费的时间△T越长，能量测量中的 不确定性△E就越小。再加上德布罗意关系λ=h/p，海森伯 得到△E△T<h，并且作出结论：能量的准确测定如何，只 有靠相应的对时间的测不准量才能得到。
海森堡不确定性原理 - 历史
• 1925年6月，维尔纳·海森堡发表了论文?Quantum-Theoretical Reinterpretation of Kinematic and Mechanical Relations?，从而创立了 矩阵力学。旧量子论渐渐式微，现代量子力学正式开启。矩阵力学大 胆地假设，粒子的量子运动并不明确。在原子里的电子并不是移动于 明确的轨道，而是模糊不清，无法直接观察的轨域。其对于时间的傅 里叶变换只涉及离散的频率。