,那么要想满足上面的不等式,只能让
,此时粒子的动量(速度)可以是任意值(完全不确定),反之亦然。当然我们也可以降低标准,让位置和速度的测量都不那么精确,此时两个量同时不确定。
我们知道,在宏观中,同时确定一个物体的位置和速度是很容易的(考试题目除外),为什么会在微观世界中存在这么反直觉的现象呢?这还要从粒子的波粒二象性说起。
波粒二象性
波粒二象性说的是,一切物质都具有波粒二象性,物质在某些情况下会表现出粒子的性质,但在某些情况下会表现出波的性质。德布罗意给出了物质动量p的计算公式
其中l表示物质的波长。目前来看,宏观物体还没有表现出波动性,这里仅仅讨论微观粒子。
从这个公式我们可以得到一条重要信息,就是粒子的动量和波长呈反比关系。二者之间的直接联系表明,动量大小体现了粒子的波动性。而粒子的位置描述的显然是其粒子性。我们知道,粒子和波是相互矛盾的两个对象,我们无法准确描述一个波的位置,也无法准确描述一个粒子的波长,不确定性原理正是二者矛盾性的一种体现。
波与粒子的矛盾
应该说,上面的解释可以作为不确定性原理的定性理解方式。想要从最严格的角度解释不确定性原理,我们还需要适当引入一些量子力学的基础知识。