戏说不确定理论# Joke - 肚皮舞运动
f*d
1 楼
什么叫做不确定原理呢？文绉绉地讲：人类测量和感知宇宙的方法，都离不开光-包括
可见和不可见的光，根据量子力学，光具有波粒二相性。啥叫波粒二相性呢？就是当你
看它象波的时候，它就显示其粒子特性给你看，当你看它象粒子的时候，它就显示其波
的属性给你看。用Stephen Hawking（1942.01.08~2018.03.14）话讲，波或粒子都是人
类为了方便研究而强加给这些研究对象的一种描述而已，这些描述并非这些对象所必须
固有。形象地说，就像一个动物的名字那样，并非人家天生就有的，那是人类为了方便
自己强加给它们的。言归正传，描述波的参数有波幅，波长，频率，相角。在量子（
quanta）世界，量子也具有波粒二相性，千万不要认为量子是粒子！这就是中文表达的
有限性了，没法造字。每一种量子，photon, graviton, etc. 都是虚拟的（这是霍金
在其《时间简史》中说的），没有质量但有能量！其能量由普朗克常数乘以其频率决定
。因此，当我们用光来测量和感知测量对象时，根据力学基本定律和能量守恒定律，这
个测量对象已经被用来测量的光扰动过了，或多或少而已。这个“多少”受测量用的光
的频率控制。
广义相对论已经明确，光速在space-time里是个常数，所以，一束光的频率越高，波长
越短，其能够测量到被测对象的位置也就越准确。可是问题来了，由于这个用来的光束
的频率很高，所以其携带的能量也就越高，从而它对被测对象的干扰就越大，所以对所
测对象的速率测量就越不准确了。反之，如果测量所用光束的频率低，它所携带的能量
就小，对所测对象的干扰就小，那么对其速率的测量也就相对准确。问题在于，低频率
光线的波长比较长了，它对被测对象的位置测量精度自然降低了。所以Werner
Heisenberg给出了一个最小综合不确定值h/4π。人类对宇宙的感知和测量的数据，都
是大约莫而已，区别在于谁约莫得更准确一点。
说完正题，那么就该开始咱们的戏说了。其实有个很好玩的比喻可以用来理解
Heisenberg的不确定原理：抗日战争时期，活跃在敌后的武工队很让日本鬼子头痛，很
多抗日神剧集中反映那段岁月。日本鬼子呢，就想搞清楚这些敌后武工队的位置和活动
速度，怎么搞呢？靠侦察和汉奸告密。如果侦察和告密活动搞得风风火火，在这些被侦
察对象没反应过来之前，就出现在他们面前，那么这些敌后武工队的位置是搞清楚了，
可是他们的活动速度就很难搞清楚了。因为侦察太快，打草惊蛇了，引起了他们的警觉
，他们的规律很大可能由此而改变。那么侦察的太慢，可能搞清楚了他们的活动速度，
但是他们的具体位置又很难搞清楚。因为等你确定好敌后武工队活动速度后，由于侦察
行动太慢，等你调兵遣将准备好了以后，武工队的具体位置早就不知道到哪里去了。
大伙儿别觉得这个原理简单，爱因斯坦至死不接受，他那句“上帝不掷骰子”的名言就
是针对这个理论说的。个人认为，这个不确定原理其实是对目前人类探索世界的能力而
言，至于将来会发生什么，谁也不知道。所以呢，我觉得爱因斯坦不接受这个理论完全
可以理解。简而言之，你不知道和你没法知道的存在，不代表就不存在！这也就是为什
么理论物理依然还在不断发展。
而且，如果比较Laplace的确定论说法和这个不确定原理，我们会发现，Laplace用了个
很大的假设，即“能够描述宇宙运行的物理规律完整方程存在的情况下，他可以理论上
准确预测宇宙未来发展状态”。这实际上是个假说罢了。不确定理论根植于量子理论，
将来会有什么理论，没有人说得清，所以不能对二者下绝对结论。就像交直流电之争。
可见和不可见的光，根据量子力学，光具有波粒二相性。啥叫波粒二相性呢？就是当你
看它象波的时候，它就显示其粒子特性给你看，当你看它象粒子的时候，它就显示其波
的属性给你看。用Stephen Hawking（1942.01.08~2018.03.14）话讲，波或粒子都是人
类为了方便研究而强加给这些研究对象的一种描述而已，这些描述并非这些对象所必须
固有。形象地说，就像一个动物的名字那样，并非人家天生就有的，那是人类为了方便
自己强加给它们的。言归正传，描述波的参数有波幅，波长，频率，相角。在量子（
quanta）世界，量子也具有波粒二相性，千万不要认为量子是粒子！这就是中文表达的
有限性了，没法造字。每一种量子，photon, graviton, etc. 都是虚拟的（这是霍金
在其《时间简史》中说的），没有质量但有能量！其能量由普朗克常数乘以其频率决定
。因此，当我们用光来测量和感知测量对象时，根据力学基本定律和能量守恒定律，这
个测量对象已经被用来测量的光扰动过了，或多或少而已。这个“多少”受测量用的光
的频率控制。
广义相对论已经明确，光速在space-time里是个常数，所以，一束光的频率越高，波长
越短，其能够测量到被测对象的位置也就越准确。可是问题来了，由于这个用来的光束
的频率很高，所以其携带的能量也就越高，从而它对被测对象的干扰就越大，所以对所
测对象的速率测量就越不准确了。反之，如果测量所用光束的频率低，它所携带的能量
就小，对所测对象的干扰就小，那么对其速率的测量也就相对准确。问题在于，低频率
光线的波长比较长了，它对被测对象的位置测量精度自然降低了。所以Werner
Heisenberg给出了一个最小综合不确定值h/4π。人类对宇宙的感知和测量的数据，都
是大约莫而已，区别在于谁约莫得更准确一点。
说完正题，那么就该开始咱们的戏说了。其实有个很好玩的比喻可以用来理解
Heisenberg的不确定原理：抗日战争时期，活跃在敌后的武工队很让日本鬼子头痛，很
多抗日神剧集中反映那段岁月。日本鬼子呢，就想搞清楚这些敌后武工队的位置和活动
速度，怎么搞呢？靠侦察和汉奸告密。如果侦察和告密活动搞得风风火火，在这些被侦
察对象没反应过来之前，就出现在他们面前，那么这些敌后武工队的位置是搞清楚了，
可是他们的活动速度就很难搞清楚了。因为侦察太快，打草惊蛇了，引起了他们的警觉
，他们的规律很大可能由此而改变。那么侦察的太慢，可能搞清楚了他们的活动速度，
但是他们的具体位置又很难搞清楚。因为等你确定好敌后武工队活动速度后，由于侦察
行动太慢，等你调兵遣将准备好了以后，武工队的具体位置早就不知道到哪里去了。
大伙儿别觉得这个原理简单，爱因斯坦至死不接受，他那句“上帝不掷骰子”的名言就
是针对这个理论说的。个人认为，这个不确定原理其实是对目前人类探索世界的能力而
言，至于将来会发生什么，谁也不知道。所以呢，我觉得爱因斯坦不接受这个理论完全
可以理解。简而言之，你不知道和你没法知道的存在，不代表就不存在！这也就是为什
么理论物理依然还在不断发展。
而且，如果比较Laplace的确定论说法和这个不确定原理，我们会发现，Laplace用了个
很大的假设，即“能够描述宇宙运行的物理规律完整方程存在的情况下，他可以理论上
准确预测宇宙未来发展状态”。这实际上是个假说罢了。不确定理论根植于量子理论，
将来会有什么理论，没有人说得清，所以不能对二者下绝对结论。就像交直流电之争。