Question

为什么我们无法同时准确知道粒子的位置和动量？

Answer 1

每天大家都能在路边看到过往的车辆，当我们观测这些车辆时，我们就能知道关于车辆的信息比如方向，速度还有车辆位置。但是当我们讨论次原子粒子时，如果我们想测量或观测它们，结果却并不会如我们所愿，它们会改变它们的行为。这也叫做观察者效应。

与之有关系的还有不确定性原理，人们经常会把两者混淆。早在1927年，海森堡就想用数学公式推导出电子环绕原子核的准确位置在哪。但是海森堡推导的计算结果显示，我们不可能同时知道准确知道一个电子或次原子粒子的位置和动量。如果知道的位置越详细，那么动量就越不清楚，如果动量越清楚，位置就越不确定。

观察者效应是指次原子粒子在每次实验中表现的行为都一样，但是在一旦科学家想要观测或测量它们时，它们就会改变自己的行为。一些人认为这可能和科学家测量粒子的方式有关，也就是说测量本身会影响粒子的行为，所以在量子力学中，无法测量这些粒子。观察者效应适用于那些正在被观察的物体。

这两者揭示了宇宙的基本性质，我们无法同时知道粒子的位置和动量，可能的原因是次原子粒子同时拥有粒子和波的特性。你越将它视为粒子，它的表现越像波，越将它视为波，它的表现越像粒子。虽然科学家也没弄懂原理，但是却接受了这种二象性。这一理论也很好的回答了拉普拉斯妖这一假说。该假说认为如果人能知道粒子的位置和速度，就能通过经典力学计算未来将要发生的事，这一能预知未来的东西，被人们称为拉普拉斯妖。但是因为无法同时知道粒子的位置和动量，所以不存在全知全能的神。