在量子世界里,有一个核心原理:不确定性原理,通俗理解就是“我们无法同时拥有微观粒子的确定位置和速度”。

当我们测量微观粒子的位置越确定时,它的速度(动量)就越不确定。反之,当微观粒子的速度越确定,它的位置就越不确定。

这个原理显然违背了我们在宏观世界的认知。在现实世界里,很容易获得一个物体的确定速度和位置。比如说一辆汽车行驶在公路上,在某个时间点的位置和速度很容易计算出来,但在微观世界,是行不通的。

量子世界为何如此诡异?那里的运动方式为何与宏观世界截然不同?

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问题的本质还出在“波粒二象性”上,微观粒子都同时具有波和粒子的特性。当我们试图测量一个微观粒子(比如说电子)的位置时,有一个前提就是把电子当成空间中的一个点,但我们忽略了电子还具有波动性。而当我们测量电子的速度(动量)时,会把电子当成波,这又意味着我们无法获取电子作为一个点的属性(位置)。

还有一个更容易理解的解释,但并不太严谨(对于普通科学爱好者来说,也足够了)。

我们都知道,我们之所以能看到东西,是因为一个东西能反射光线(或者自己发出光线),光子进入到我们的眼睛才能让我们看到。

从微观世界理解就是,光子必须撞击到观测目标物体,然后才能被我们看到。

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而当光子撞击到微观粒子(还拿电子举例子),撞击点就是我们想要的确定位置,但是光子具有能量,这样就势必会改变电子的动量,这样我们就无法获取电子的准确动量(速度)。而想要获取电子确定的动量,就不能用光子撞击它,不撞击电子就无法获取电子的位置。

可以看出,这就产生了矛盾,这个矛盾意味着我们无法同时获取电子确定的位置和速度。

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科学家们也计算出了微观粒子位置和速度的不确定性关系:ΔxΔp≥h/4π。

Δx就是位置的不确定性,Δp是动量(速度)的不确定性,h是普朗克常数6.62607015×10^(-34) J·s,位置和速度不确定性的乘积必须不小于一个常数。

从公式可以看出,在宏观世界里,由于Δx与Δp都非常大,无论如何上述公式都成立,所本质上来讲,宏观世界里的物体位置和动量也都不是确定的,是近似值,但误差非常小,我们根本感觉不到。

但到了微观世界就不一样了,微观粒子的Δx与Δp都非常小,这意味着位置和速度任何一个越确定,另外一个就会越不确定。

所以,上述不确定性公式本质上描述的并不是微观世界的不确定性,更是宇宙万物的矛盾统一。万事万物总是在矛盾中完成统一。

而矛盾统一更多地体现在哲学上的“形而上”思想中,如今也出现在了科学体系中,或许科学与哲学本来就是一体的。哲学偏重于思维,而科学更倾向于应用。

或许不确定性,矛盾或者说混沌才是世界的本源,而宇宙万物又在矛盾和混沌中走向统一!