导航:首页 > 装置知识 > 测不准原理的实验装置

测不准原理的实验装置

发布时间:2023-05-19 08:03:04

⑴ 薛定谔的猫是什么

这个问题有点专业哈,三言两语不好解释清楚,只好复制粘贴了:
薛定谔的猫,是关于量子理论的一个理想实验,薛定谔之猫的概念提出是为了解决爱因斯坦的相对论所带来的祖母悖论,即平行宇宙之说。
把一只猫放进一个不透明的盒子里,然后把这个盒子连接到一个包含一个放射性原子核和一个装有有毒气体的容器的实验装置。设想这个放射性原子核在一个小时内有50%的可能性发生衰变。如果发生衰变,它将会发射出一个粒子,而发射出的这个粒子将会触发这个实验装置,打开装有毒气的容器,从而杀死这只猫。根据量子力学,未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,但是,如果在一个小时后把盒子打开,实验者只能看到“衰变的原子核和死猫”或者“未衰变的原子核和活猫”两种情况。薛定谔在1935年发表了一篇论文,题为《量子力学的现状》,在论文的第5节,薛定谔描述了那个常被视为恶梦的猫实验:哥本哈根派说,没有测量之前,一个粒子的状态模糊不清,处于各种可能性的混合叠加。比如一个放射性原子,它何时衰变是完全概率性的。只要没有观察,它便处于衰变/不衰变的叠加状态中,只有确实地测量了,它才会随机的选择一种状态而出现。那么让我们把这个原子放在一个不透明的箱子中让它保持这种叠加状态。现在薛定谔想象了一种结构巧妙的精密装置,每当原子衰变而放出一个中子,它就激发一连串连锁反应,最终结果是打破箱子里的一个毒气瓶,而同时在箱子里的还有一只可怜的猫。事情很明显:如果原子衰变了,那么毒气瓶就被打破,猫就被毒死。要是原子没有衰变,那么猫就好好地活着。
按常规理解,黑匣子里的薛定谔猫要么是死的,要么是活,只能是这两种状态中的一种,与你是否去打开黑匣子观看无关。然而,量子论却说这猫在黑匣子里是既死又活的,它是活态与死态的叠加态,那么猫到底是死的还是活的呢?量子论说要到你打开匣子进行观测那一刻才决定猫的命运,注意是“决定”,而不是“发现”。也就是说,作为一个观察者,由于你的观察行为,影响了被观测的客体,这与经典物理是相冲突的,仔细一想,的确如此,在宏观层面,观测行为对客体的干扰可以忽略不计,你说一把尺子去量一下桌子会导致桌子的状态发生变化吗?然而,在微观世界,粒子尺度非常小,运动速度非常快,你怎样去测量它?你要测量它必须与它发生作用,那么也就改变了它的状态,所以海森堡提出了著名的测不准原理,动量与位置是一对矛盾,无法同是精确测量,一个测量的越准确,另一个就越不准确,时间与能量也是一样。概率描述、统计解释成了量子论的基本特征。然而,爱因斯坦始终不接受这种观点,他认为这是不完备的,只是一种暂时方案,在统计背后必定隐藏着更深层的理论可以精确的描述世界,他与玻尔彼此争论一辈,双方直到死,谁也没有说服对方接受自己的基本观点,不过,目前许多实验结果都支持玻尔的观点,不知道随着物理学不断发展下去,以后会不会印证爱因斯坦是正确的呢?

⑵ 测不准原理

错误

*对含帆扰于uncertainty
principle比较确切的
译法
是不确定性原理,“测不准”是不太确切的旧译。
不确定性原理是量子力学的基本原理之一,它表明无论测量
手段
如何精确,对任何
共轭物理量
中一个量的精确测量会导致
系统状态
的改变而使另一
物理量
误差
增大。由于存在涨落,共轭物理量(如动量和位置、能量和时间、角动量和角度)中两个量的误差乘积不小于某一
常数
。这是通过
理论
上证明的原理,不能通过谈旦测量
手法
的改变避免。
“其实一个粒子有它客观的真实的具体的准确的位置”是关于轿悔本体论的
观点
。目前物理学界普遍对此持谨慎态度,因为根本无法证实。如果同意
科学理论
必须可能被证伪,那么这不是
物理学
需要讨论的问题,而属于形而上的
范畴

⑶ 测不准原理

测不准原理是量子世界的本质。

测不准原理,不同的科学家有不同的解释。爱因斯坦和波尔还就此展开世纪争论,最终的结果就是Epr佯谬,导致量子纠缠被发现。波尔认为物理学就是物理现象的科学,人的认识只大判能通过现象观测和判断,物理的规律只描述物理现象,物理的现象就是由物理测量参数组成的。

而爱因斯坦则认为,现象是由本质支配的,物理学的法则就是用来描述支配现象的本质的。这就导致了两个截然不同的观点:波尔认为量子力学所描述的就是物理全部,而物理测量参数对应物理现象的全部,简而言之量子力学是完备的。

测不准原理的经典的解释

人为干扰性解释,该解释认为在人类对量子参数的测量过程中,干扰了量子的行为,因而无法准确测出量子的参数。量子测量的精度,与实验时所使用的粒子数目成反比,其极限值为海森堡极限:1/n。量子的动量和位置,就像一个硬币的两个面,大自然不允许同时看见量子的两个面。

人答差类对这个世界的认识被限定在某个层次,真理就在我们身边,可是我们就看不见。可能是由于对这个世界的种种矛盾性现象,充满了困惑,所以特斯拉才会提出太阳系皮壳理论,那样奇怪的理论。

以上内容参考滚举改:网络-测不准



⑷ 使用量子态,直接操纵系统的量子反作用!​逼近海森堡测不准原理

海森堡测不准原理指出,物体的位置不能无限精确地知道,因为物体动量是完全不确定的。这种动量不确定性随后导致未来测量中的位置不确定性。当连续测量物体的位置时,这种被称为反向作用的量子效应限制了可达到的精度。在干涉仪型引力波探测器中,这种反向作用效应表现为量子辐射压力噪声(QRPN),并将最终(但还没有)限制灵敏度。在本研究中提出了使用量子工程光态来直接操纵系统中的量子反作用。

在系统中它在10-50 kHz范围内占主导地位,观察到量子反作用噪声降低了1.2 dB。这一实验是实现未来干涉型引力波探测器QRPN降低和提高灵敏度的关键一步。本研究的澳大利亚国立大学的科学家们找到了一种,更好地探测宇宙中所有恒星质量黑洞碰撞的方法。恒星质量黑洞是由恒星的引力塌陷形成,它们的碰撞是宇宙中最剧烈的事件之一,能在时空中产生引力波(时空的涟漪)。这些时空的涟漪很小,要使用激光干涉仪才能检测到。到目指局前为止,许多信号会被激光上所谓的量子噪声所淹没(推着激光干涉仪的镜面)使测量变得模糊或不精确。

该新方法被称为“挤压”,抑制量子噪声,使测量更加精确,其研究结果发表在《自然光子学》上,这一突破将对下一代探测器至关重要,这些探测器预计将在未来20年内上线。参与其中的研究人员之一罗伯特·沃德博士(Dr.Robert Ward)表示:正在准备进一步的实验,以确认该团队对一种新设备的概念证明,这种新设备可以抑制量子噪声的影响。来自ANU物理研究学院和ARC引力波发现卓越中心(OzGrav)的Ward博士说:探测器使用被称为来自激光束的光子,来感应相隔很远数大的镜子的位置变化。

然而,探测器非常敏感,光是光子数量的随机量子变化就能干扰反射镜,足以掩盖引力波引起的运动。研究人员已经表明,挤压降低了这种变异性,使探测器更灵敏。先进激光干涉引力波天文台(LIGO)探测器和欧洲引力天文台在意大利的探测器Virgo探测到了两个黑洞合并,两颗中子星的碰撞,可能还有吞噬一颗中子星的黑洞。ANU在澳大利亚与LIGO的伙伴关系中起着主导作用,量子压缩器团队的其他成员包括David McClelland教授、博士学者Min Jet Yap和Bram Slagmolen博士。

Slagmolen博士薯逗竖表示:我们ANU设计的‘量子压缩器’,以及对现有LIGO探测器的其他升级,已经极大地提高了它们的传感能力。最新的实验证明,科学家可以抵消其他量子噪声,这些噪声会影响探测器的传感能力。新一代LIGO探测器将有能力在任何给定时刻探测宇宙中的每一个黑洞碰撞。LIGO团队计划在未来几年内设计和制造升级的量子压缩器,新的装置可以改装到目前的LIGO探测器上,使科学家能够探测到更远宇宙中更多的碰撞事件。

⑸ 哪个实验装置势垒穿透现象的典型应用

生活中的应用基本是宏观态的体现,势垒贯穿是量子力学的经典现象,是微观态的,在生活上的应用,有很多了,比如军方的一些触屏膜,研究单层膜的穿透问题,就应用了势垒贯穿(测不准原理的),随着科技的发展人们的生活的需求越来越高,总体来说许旁信多的需伍改求都腔启判是对材料的需求,对于材料的改进,就涉及到了微观态,这就用到了量子力学。
手打望采纳。

⑹ 海森堡测不准原理是什么

量子力学关于物理量测量的原理,表明粒子的位置与动量不可同时被确定。它反映了微观客体的特征。

该原理是德国物理学家沃纳·卡尔·海森堡于1927年通过对理想实验的分析提出来凯滚的,不久就被证明可以从量子力学的基迹纳本原理及其相应的数学形式中把它推导出来。

根据这个原理,微观客体的任何一对互为共轭的物理量,如坐标和动量,都不可能同时具有确定值,即不可能对它们的测量结果同时作出准确预言。长久以来,不确定性原理与另一种类似的物理效应(称为观察者效应)时常会被姿孙没混淆在一起。

⑺ 测不准原理

不确定性原理(Uncertainty principle),是量子力学的一个基本原理,由德国物理学家海森堡(Werner Heisenberg)于1927年提出。本身为傅立叶变换导出的基本关系:若复函数f(x)与F(k)构成傅立叶变换对,且已由其幅度的平方归一化(即f*(x)f(x)相当于x的概率密度;F*(k)F(k)/2π相当于k的概率密度,*表示复共轭),则无论f(x)的形式如何,x与k标准差的乘积ΔxΔk不会小于某个常数(该常数的具体形式与f(x)的形式有关)
测不准原理
德国物理学家海森堡1927年提出的不确定性原理是量子力学的产物 。这项原则陈述了精确确定一个粒子,例如原子周围的电子的位置和动量是有限制。这个不确定性来自两个因素,首先测量某东西的行为将会不可避免地扰乱那个事物,从而改变它的状态;其次,因为量子世界不是具体的,但基于概率,精确确定一个粒子状态存在更深刻更根本的限制。
海森伯测不准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△q∝1/λ。再比如,用将光照到一个粒子上的方式来测量一个粒子的位置和速度,一部分光波被此粒子散射开来,由此指明其位置。但人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间的距离更小的程度,所以为了精确测定粒子的位置,必须用短波长的光。但普朗克的量子假设,人们不能用任意小量的光:人们至少要用一个光量子。这量子会扰动粒子,并以一种不能预见的方式改变粒子的速度。所以,位置要测得越准确,所需波长就要越短,单个量子的能量就越大,这样粒子的速度就被扰动得更厉害。简单来说,就是如果要想测定一个量子的精确位置的话,那么就需要用波长尽量短的波,这样的话,对这个量子的扰动也会越大,对它的速度测量也会越不精确。如果想要精确测量一个量子的速度,那就要用波长较长的波,那就不能精确测定它的位置。换而言之,对粒子的位置测得越准确,对粒子的速度的测量就越不准确,反之亦然。经过一番推理计算,海森伯得出:△q△p≥?/2。海森伯写道:“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/4π,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。”

⑻ 谁能介绍一下海森堡测不准原理的详细内容

量子天文学:海森堡测不准原理
11.22 太空网
这是分别解释不同量子现象的文章系列的第二篇,共有四篇。每一篇对于理解我们所提出的量子天文试没凯验的最终解释都是必不可少的。

在第一篇文章里,我们讨论了双缝试验及光的量子(光子)在被实际上侦测到之前如何以被想像成概率波。在这篇文章里,我们将考察量子物理学另一个对我们实际中所测量之物施加基本限制的特征,这个基本特性首先是由沃纳·海森堡发现的,因而被称做“海森堡测不准原理”。

在科学界,我们也许习惯将“原理”一词当成“秩序”,“必然”或“宇宙法则”。因此,“测不准原理”使人想到“巨大的小人”或“真实的谎言”之类话。然而,测不准原理这一量子物理的闭如经典特性当初是通过某种经典的推理发现的。基于经典的逻辑仍被许多物理教师用于解释今天的测不准原理。这种经典方法是说,如果人们使用光去观察基本粒子,照亮粒子的光(哪拍只是一个光子)的行为就会使之改变路线,因而无人能够发现该粒子实际的位置。

动量是物理学的基本概念。其经典定义是粒子的质量乘以速度。不同质量的物体由于速度不同会有相同的动量。海森堡测不准原理宣称,如果人们开始准确地了解到基本粒子动量的变化(通常指粒子速度的变化),那么他就开始丧失对该粒子位置变化的认识。另一种使用相对性的陈述为测不准原理提供了另一版本:如果人们准确地了解到基本粒子的能量,他就无法同时准确知道(即测量)它实际上是在何时拥有这一能量的。其间是某种得之于此而失之于彼的关系。

爱因斯坦曾对量子物理学提出过许多质疑。其中之一是某些基本粒子由于量子效应能够以比光更快的速度通讯。爱因斯坦认为,如果承认这种效应,我们就无法正确理解物理学。这种比光速更快的通讯会否定相对论所设定的光速限制。对此,波尔及其轿察启同事对于量子物理学现实提出了“哥本哈根解释”:在基本粒子被观测到之前谈论基本粒子是无意义的,因为它根本就不存在,除非它被观测到。观测者决不能与观测分开。

玻恩将薛定谔的波方程用于量子粒子,他是第一位提出这些基本粒子波只不过是概率!因此,我们所看到的万物的构成成份是由人们所称的“存在倾向”所组成,这些倾向加上“观看”这一必不可少的成份而构成粒子。这些解释没有一种符合经典物理学所知道的任何一种客观现实。

欧洲核子研究所物理学家贝尔做了粒子间通讯的实验,的确发现有超过光速的行为。他将这一试验的基本思想归纳成“贝尔定理”,用他的话说:“现实就是非定域的”。换句话说,不仅构成我们身边万物的基本粒子在被观测到之前不存在(哥本哈根解释),而且根本上说无法将它们与任意远的其他这种粒子明确区分开。

⑼ 详解“薛定谔猫”和“测不准原理”

简单说,盒子里面的猫在没有被看到之间(和盒子外面的世界接触之前),和盒子外面的世界是无关的,是一种叠加的,猫同时活着和死去的状态。

对于很小的隔绝系统,这是很容易的事情,一个小系统,即使和外界接触,但是某个物理量“比如电子自旋状态”不受外界干扰的话,这个物理量会永远处于两种状态的叠加。

但是一旦她和外界接触,那么受到外界影响,发生对称破缺,他的状态被改变,变得只能停留在一个单独的状态。

你“看”一个物体,首先要改变他的状态,探测他对其他物质的影响(也就是你的眼睛),因为影响都是互相的,它影响了你的眼睛,那么同时它肯定也被影响。所以我们永远不可能精确测量任何物理量,因为测量本身就是一种干扰。我们只能让这个影响变得最小。

对于一个足够小的封闭系统,我们测量一个物理量,其实就是让他停留在一个固定的物理量。这个影响就是他的物理量只能取一个固定值。好比黑暗中一个在绳子上面晃动的硬币,我们用手夹住它确定硬币在什么地方,手感觉硬币静止不动的精确的停在在一个地方的时候,测得了硬币的位置,实际上硬币已经不是原来的状态了(晃动中)。

对于足够大的物体,我们的观测对物体的影响足够小,所以觉得看的动作本身不会改变更不会决定物体的状态;我们看到的物体状态其实是无限多个状态的叠加(例如,类似于猫既活着又死去,有10^16个原子的物体的重量其实是在1.0000000000000001到0.999999999999999之间变化),由于不是封闭系统,所以在我们测量期间,这个状态本身因为我们观测之外其他的影响而改变了;只是这些状态互相之间差别很小,小于我们的分辨能力;而对于极小的封闭系统,因为系统简单,状态很少隐裂,这些状态互相之间的差异很大(比如说,自旋向上或者向下),所以显得很奇怪。薛定谔的猫的问题,其实是故意把一个大系统的状态从无数个互相之间差别很小的状态强行分为两个差别很大的状态,突出这个矛盾,实际上,它是完全合理的,只是很难看到而已。我们平时是几乎不可能遇到“完全封闭”的系统的(要求完全绝热,没有外界空气,没有声音,没有光,没有任碧携悉何东西碰到猫,连盒子的壁都不可以被盒子内的猫周围的空气直接或者间接碰到),所以看不到这个现象。

但是对于非常小的悔乎系统,我们看的动作本身就已经改变这个物体的状态。对于薛定谔的猫,也就是我们的观察让猫从同时活着和死去变成只能是活着或者只能是死去。

阅读全文

与测不准原理的实验装置相关的资料

热点内容
设备感应器分多少种 浏览:535
定额机械幅度差怎么调整 浏览:583
广西农业机械钦州公司怎么样 浏览:253
理发店需要有什么先进的设备 浏览:97
启行机械密码锁如何修改密码 浏览:217
光栅尺属于什么检测装置 浏览:210
加氢装置中管线加碱液的作用 浏览:735
清洗设备如何清洗太阳能 浏览:809
超级主管必备教练工具箱在线 浏览:808
老式太阳能阀门不能打水怎么办 浏览:967
明日之后做机械材料可以用哪些素材 浏览:583
空调切换制冷为什么是制热 浏览:309
特种设备进场检查什么 浏览:163
五金机电工业园 浏览:889
净水设备租赁费怎么记账 浏览:518
太阳能仪表有什么隐藏开关吗 浏览:969
机械硬盘变卡怎么维修 浏览:283
上海沪信机械制造有限公司怎么样 浏览:78
机械运动的最小单位是什么 浏览:354
什么公路自行车可以改装轴承 浏览:698