无法同时精准测量粒子的位置和动量:位置越确定,速度 / 运动方向越模糊,反之亦然。
VR 实现
- 场景:一个自由运动的微观粒子;
- 交互操作:用 “测量光标” 锁定粒子位置,粒子立刻被限制在极小范围,但运动轨迹变得混乱弥散;
- 反向操作:追踪粒子运动速度,粒子位置变得大范围模糊;
- 配文字提示:位置与动量此消彼长的量子特性。
平均速度等于位移与时间的比值。在观测粒子运动时:
观测时间越短,粒子位置越确定(位置标准差越小),速度的标准差就越大;
观测时间越长,我们对速度的判断越精准(速度标准差越小),位置的标准差也就越大。
这正是不确定性原理体现的规律:位置与速度的标准差无法同时趋近于零。
\(\boldsymbol{\sigma_x \cdot \sigma_v \ge \dfrac{\hbar}{2m}}\)
日常写法 \(\Delta x\cdot\Delta p \ge \dfrac{\hbar}{2}\),就是用 \(\Delta\) 简写标准差 \(\sigma\)。
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