不確定性原理
你永遠無法同時精確地知道一個物體的確切位置和確切動量——你越精確地確定物體在哪裡,你就越無法精確地知道它是如何運動的,反之亦然。這並不是因為我們的測量儀器不夠精密;這是自然本身內在的一種根本限制,只有對於像電子這樣非常微小的粒子,這種限制才會變得明顯。
Δx · Δp ≥ ℏ / 2
- Δx — 位置不確定度 (m): 電子可能所在位置的分散程度
- Δp — 動量不確定度 (kg·m/s): 電子可能動量值的分散程度
- ℏ — 約化普朗克常數 (J·s): 一個約為 1 × 10⁻³⁴ 的極小固定數值,它設定了自然界不確定性的極限
一個電子被限制在一個寬度為 1 × 10⁻¹⁰ 米的盒子裡——大約相當於一個原子的大小。它的動量不確定度最小可能是多少?
- Δx = 1 × 10⁻¹⁰ m
- ℏ = 1 × 10⁻³⁴ J·s
- Δp ≥ ℏ / (2 · Δx)
- Δp ≥ (1 × 10⁻³⁴ J·s) / (2 × 1 × 10⁻¹⁰ m)
Δp ≥ 5 × 10⁻²⁵ kg·m/s