Es el principio de incertidumbre de una propiedad de las partículas elementales o un resultado de nuestras herramientas de medición?

Question

En muchos física a la divulgación de los libros que he leído, este parece ser comúnmente aceptado punto de vista (yo estoy haciendo esta cita, como no recuerdo las palabras exactas, pero esto debe darle una idea):

Heisenberg del principio de incertidumbre no es un resultado de nuestra falta de herramientas de medición. El hecho de que no podemos conocer con precisión tanto la posición y el momentum de una partícula elemental es, de hecho, una propiedad de la partícula en sí. Es una propiedad intrínseca del Universo en el que vivimos.

A continuación, este video salió: el Microscopio de Heisenberg - Sesenta y Símbolos (pase a 2:38, si ya estás familiarizado con el principio de incertidumbre).

Así, corrígeme si estoy equivocado, ¿qué podemos afirmar de acuerdo con el video es:

la única manera de medir una partícula elemental es interactuar con otra partícula elemental: por lo tanto, es incorrecto decir que una partícula elemental no tiene un lugar bien definido impulso/posición antes de hacer la medición. No podemos acceder a estos datos (impulso/posición) sin cambiar, por lo tanto es correcto decir que nuestra ignorancia acerca de este tipo de datos no es una propiedad intrínseca del Universo (pero, por el contrario, un importante límite de cómo podemos medir).

Por favor, dime cómo ambos-el resaltado de los párrafos será verdadera o cómo se deben corregir.

Answer 1

El primer párrafo es básicamente correcto, pero no me atribuyen el principio de incertidumbre de las partículas, sólo para el universo/la física en general. Usted no puede ser arbitrariamente buena, la medición simultánea de la posición y el momentum (de cualquier cosa) que usted puede construir una función con arbitrariamente un pico estrecho cuya transformada de Fourier es también arbitrariamente estrechamente alcanzó su punto máximo. La física nos dice que la posición y el momento están relacionados a través de la transformada de Fourier, matemáticas lugares duro límites sobre ellos basados en esta relación.

El segundo párrafo se utiliza para explicar el principio de incertidumbre de todos demasiado a menudo, y es en el mejor de los engañosa, y realmente más mal que otra cosa. Para reiterar, la incertidumbre sigue de la matemática definiciones de la posición y el impulso, sin consideración por lo que las medidas que usted puede estar haciendo. De hecho, el teorema de Bell, nos dice que bajo la hipótesis de la localidad (las cosas son influenciadas sólo por su entorno inmediato, presume generalmente para ser verdad a través de la física), no puede explicar la mecánica cuántica diciendo partículas han "ocultado" de propiedades que no pueden ser medidos directamente.

Esto toma algún tiempo para acostumbrarse, pero la mecánica cuántica es realmente una teoría de las distribuciones de probabilidad de variables, y, como tal, es más rica que la de las teorías clásicas, donde todas las cantidades se han definido, fijo, valores subyacentes, observables o no. Véase también el Kochen-Specker teorema.

Answer 2

Esto es realmente una nota a pie de página de Chris respuesta pero lo tengo un poco largo para un comentario.

Suena raro a la afirmación de que una partícula no tiene condiciones, pero es más fácil de entender si se aprecia que una partícula es sólo una excitación en un campo cuántico. Cuando Heisenberg fue el desarrollo de sus ideas de los físicos aún el pensamiento de las partículas de un poco de bolas de billar. Con el desarrollo de la teoría cuántica de campos ahora entendemos que una partícula es sólo una excitación en un campo cuántico. Por ejemplo hay un electrón campo cuántico que impregna todo el espacio-tiempo. Si agrega un quantum de energía a este campo aparece como un electrón. Agregar un segundo quantum de energía y tiene dos electrones, y así sucesivamente. Del mismo modo, tomar un quantum de energía fuera del campo y un electrón desaparece. Por cierto esto también explica cómo la materia puede convertirse en energía y viceversa.

Esto significa que los objetos que llamamos partículas son del todo extraño que Heisenberg pensamiento. Ciertamente no son pequeñas bolas de billar, y ellos no tienen las propiedades asociadas con pequeñas bolas de billar como una manera precisa la posición y el momentum. Sin embargo, en su segundo párrafo se aproxima a la verdad cuando señala que cuando el electrón campo de los intercambios de energía con algo más que el intercambio tiene lugar en un (bastante) bien definidos punto, y podemos pensar en esto como la posición de los electrones.

Answer 3

Aunque el principio de incertidumbre se deriva de la estructura matemática de la QM, es decir, se origina a partir de la noncommutivity de algunos observables de dejar que ellos se comportan como la transformada de fourier de par, como se explica en otra respuesta, creo que es una declaración de las medidas, (es decir, impone los límites fundamentales de las mediciones) desde QM en sí mismo parece ser una teoría de las medidas (es decir, no de la realidad ontológica).

Quiero citar aquí el punto de vista de Asher Peres de su precioso libro, la Teoría Cuántica: Conceptos y Métodos:

$$ \Delta x\,\Delta p\ge \manejadores/2\,.\la etiqueta{4.54}$$

Una incertidumbre en relación tales como (4.54) no es una declaración acerca de la exactitud de nuestros instrumentos de medición. Por el contrario, su derivación supone la existencia de una perfecta instrumentos (los errores experimentales, debido al laboratorio de hardware son mucho mayores que estas incertidumbres cuánticas). La única interpretación correcta de (4.54) es la siguiente: Si el mismo procedimiento de preparación se repite muchas veces, y es seguido por una medición de $x$, o por una medida de $p$, los diferentes resultados obtenidos para $x$ y $p$ tienen desviaciones estándar, $\Delta\,x$ y $\Delta\,p$, cuyo producto no puede ser menor que $\manejadores/2$. Nunca hay cualquier pregunta aquí que una medición de $x$ "perturba" el valor de $p$ y vice-versa, como a veces se dice. Estas mediciones son de hecho incompatibles, sino que se realizan en las diferentes partículas (todos de los cuales eran idénticamente preparados) y, por tanto, estas medidas no se molesten entre sí de alguna manera. La relación de las incertidumbres (4.54), o de forma más general (4.40), sólo refleja el valor intrínseco de la aleatoriedad de los resultados de quantum pruebas.

Answer 4

La comprensión del principio de la incertidumbre en realidad sólo implica la aceptación de la idea de que, a pequeña escala, las partículas elementales se comportan como ondas. El principio de incertidumbre es una conocida propiedad de las ondas.

Una de las consecuencias de esta idea es que la posición y la longitud de onda no puede ser medido con una precisión infinita simultáneamente el uno con el otro. Imaginar, en primer lugar, que tiene una onda que se parece a una curva en forma de campana (que rápidamente se levanta y cae alrededor de un lugar en particular). Si te preguntara donde la onda es, que rápidamente punto de la cima. Sin embargo, la longitud de onda es un poco menos bien definido, por lo que sólo podría decirme cuál es el ancho del pico, que es sólo una estimación aproximada de longitud de onda. Del mismo modo, si usted tenía una onda periódica (una sinusoide, por ejemplo). Sería fácil para que me diga cuál es la longitud de onda de la onda es por simple inspección, pero, puesto que es infinito en extensión, que sería difícil para decirme que tiene todo lo que usted o que yo llamaría una posición.