量子力学的整个基础就是建立在“不确定性原理”上的，“波粒二象性”是其主要的理论依据。它为人们打开了一扇通向微观粒子世界的大门；是研究微粒的重要的理论论据。但是它那采取统计的概率结论，以及它对所采用的波函数始终没有给出一个明确的物理意义，一直令物理界困惑于这个波函数后面到底还藏着些什么。另外量子到底是粒子还是波，也从来没有得到明确的解答。

　　正是由于这些，爱因斯坦对其原理自始至终一直给予了否定，他指出量子力学并没有可靠的理论作依据，只能算是一种偶然性的假说，因而是一种不完整的理论。他还说：“……统计性的没有确定性的结论，就好像上帝在同世人掷骰子似的；（他）决不抛弃可见的因果关系而去接受可能性。”他在对量子理论进行批驳的同时，从此也结束了自己在量子力学方面的所有研究工作。他开始把自己的全部精力投放到对相对论的研究中去了。并且在某种程度上，可以讲他走向了自己首先创建的量子理论的反面。由此，在以后量子力学所取得的成果中再也没有出现过他的名字。这不仅对他是个损失，对量子理论来说也十分遗憾地失去了一位最杰出的舵手与引路人。

　　但是，爱因斯坦对量子理论中不完善性的指责，也并非是全然没有道理的。只是有关这一切还有待于在今后物理科学的进一步发展的基础上，在科学技术不断进步以后才有能力对该问题做出是非曲直的判断，到那时候才能做出是与否的定论。那也就是对量子力学能做出明确的、正确的定义的时候，目前看来还不具备这样的条件。
　　20世纪初所创建的量子力学，其主要内容可以分成两个部分。其中一部分就是基于“测不准原理”的量子理论部分，它所研究的具体对象是微观世界中的微粒子；“波粒二象性”是它最重要的一个内容。这部分是在牛顿力学中所未涉及的，或者说基于当时的客观条件所限，科技水平还不可能达到如此高度，经典力学甚至尚没有能力察觉该领域。应该说爱因斯坦在普朗克量子原理的基础上，成功地用量子理论解释了光电效应，是首开了量子力学先河。

　　另一部分，就是相对论。相对论所研究的范围是大尺度的宏观宇宙。爱因斯坦是狭义相对论的主要创建者，以及广义相对论的独立创建者。相对论提出了崭新的空间——时间观念；它有关光速的理论，至今在物理界仍然有着相当重要的指导作用。它所创建的新的关于引力几何性质的解释——时空畸曲；对以后宇宙学的建立和发展均有着极其深远的意义。

　　霍金是当代相对论最杰出的继承与进一步推广发展的物理学家。他对相对论与量子理论两者有机地结合，做了大量重要的研究工作。并进一步发展了弦理论。他所提出的有关黑洞的三个定律是当今宇宙学研究中的重要理论基础。他为目前宇宙学的发展做出了重大贡献。
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日期：2009-11-19　09:25:02

　　第八章 测 不 准 原 理
　　“测不准原理”是量子力学的最基本的理论基础。
　　19世纪末，当运用发展几近完善的经典力学，在物理学科的研究中却遇到了越来越多难以解释的问题，当时主要是在微观世界上遇到了麻烦。近百年来，按照道尔顿的观点，组成物质分子的原子是物质中最小的不可再分割的粒子，这也是那个时代科学界所公认的最先进的理论。可是当发现用紫外线照射各种金属时简直是难以理喻地产生了电流，这便就是用当时已有的知识所难以解释的紫外灾。就此，物理学不得不打破了牢固的经典力学的旧框框开拓思维向新的境地迈进。

　　1900年普朗克开始提出用量子的观点解释高于紫外线波段的黑体辐射现象。1905年爱因斯坦提出了狭义相对论的观点。1915年又为了进一步完善该理论爱因斯坦独自创建并发表了广义相对论。相对论主要针对解决大尺度宏观宇宙的问题；用以处理空间和时间、引力、质量、能量等的相关问题；在相对论中赋予人们一种崭新的理念来思考问题。在此期间爱因斯坦还成功地用量子辐射的观点解释了光电效应，也就是解开了经久压抑物理界的紫外灾的枷锁；并因此而荣获1921年度诺贝尔物理学奖，成为物理学进入量子力学时代最伟大的领路人。

　　1925年物理学进入量子力学时代。其中一项很重要的事件就是1926年德国科学家海森堡提出了著名的“不确定性原理”。该原理说：“人们永远不可能同时准确地测量一颗粒子的速度和位置。你对其中一个量测量得越精密，则对另一个量只能测得越不精密。”这原理人们又同时称之为“测不准原理”。他是步爱因斯坦后尘对微粒子进行研究后，找到了反映量子“波粒二象性”事实的“测不准原理”。换句话来说：对微观粒子来说，要想精确地测定其位置就无法精确地测准其速度；反过来要想精确地测定其速度，就无法精确地测准其位置。这个“测不准原理”也就是量子力学的最最核心的基本理论支柱，它为人们后来认识微粒子世界提供了重要的理论依据。

　　在宏观物理世界中可以精确地同时测准物体的位置与速度；可以凭借经典力学精确地描述该物体的整个运动状态及运动轨迹。然而在微观粒子世界中，量子实在是太小了。人们即使选用了极小的测量工具——光量子去测量量子时，都难免要骚动该被测的量子。量子运动时可能还带有转动。而我们却无法发现每次测量光波是否打在了被测量子的同一点上，测量的精确度就更没办法保证了。要想测准量子的位置，就要求所用来测量的工具——粒子波的两个波峰间的距离越小越好，这样就必须选用波长短的光；但是波长越短该微粒的单个粒子的能量也就越大，测量时带给被测量子的扰动也越大。因此这也造成加大了对它测量时位置的精确度和速度的精确度的矛盾。海森堡的“不确定性原理”是微观世界一个基本的难以回避的问题。

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日期：2009-11-20　08:17:16

　　由于被测微粒太小了，以至于用光波测量时都无法判断每次测量时光波到底是打到微粒的哪个部位；也无法判断是光波的头还是光波的尾打到了微粒上。这自然对被测微粒的位置或速度的精确度带来不利影响，因而也就根本没法来精确描述被测微粒的运动状态了。最后量子力学只能借助几率来描述微粒的运动状态了。
　　由于粒子运动时，质量越大越不容易产生转动现象、而速度越高也越不容易产生转动；所以每次测量光束打中量子同一点的几率，也就是测量准确的几率和量子的质量成正比、和它的速度也成正比；即测量准确的几率是和被测量子的动量成正比。反过来说，测量不准确的几率则和量子的质量成反比、和速度成反比、即和其动量成反比。“不确定性原理”实际上说明了：微粒的位置测得越精确，它的速度就测得越不准确，反之亦然。看来如果找不到相对被测量子来说：质量小、能量小、同时运动时波长小于被测量子的光子来做测量工具，那么就难以克服这种直接测量方法中的测不准的困难。

　　这和宏观物理世界中的物体的位置、速度可同时准确地测量、并可精确地描述其运动状态就大不一样子；因为光子无论是在质量上、还是在能量上、以及光波的尺寸大小方面相对宏观物体来说这些因素都是可以忽略不计的。这也就是说相对于有单独确定的系统来言，“测不准原理”导致所有种类的“二律背反”；譬如说微粒同时在不同的两个地方存在；或者说一个人身分两处，一半在天上、同时一半又在地下。