主题：【原创】《量子》----第十章·哥本哈根的不确定性（1） -- 奔波儿

自牛顿以降，这些概念就一直是经典力学的基础，但在原子尺度，它们却“无法精确与事实相吻合”，这一现实简直让人赧颜。海森堡认为，随着人们对诸如位置、动量、速度以及电子或原子的路径这些概念的深入了解，“关于量子力学的物理解释，至今为止，带来若干明显的矛盾，所有这些”都会迎刃而解的。

在量子范畴，“位置”到底是什么意思？海森堡给出的答案是，它是人们设计出的某一特定实验所给出的观测结果，例如，在空间中某一时刻，“电子的位置”，“否则，这句话（即‘电子的位置’）没有任何意义”。他认为，同时观测位置和动量的实验是不存在的，因此，一个电子只能是具有精确的位置，或者精确的动量。在对电子的位置进行观测时，一个具有位置的电子（an eletron-with-a-position）就生成了，与此同理，当测量一个电子的动量时，一个具有动量的电子（an eletron-with-a-momentum）随之出现。而，如果相应的实验观测根本就不存在，那么要想确切知道电子的位置或者动量都将是不可能的。海森堡是想通过观测来确定概念，他的这一方法与恩斯特·马赫的思想，即哲学家所称的操作主义（Operationalism）不谋而合。然而，事情并不像仅仅对那些旧有的概念重新定义一下那么简单。

电子在云室中运动时，会留下一条清晰的路径，这一点在海森堡心中是明确的，因此他想考究一下“电子的路径”这一概念。所谓路径，是由连续不断的一系列位置点组成的，而它们都是运动中的电子在空间和时间域所留下的。根据海森堡所提出的这一新的准则，要想观测路径，就必须要测量电子在这些连续点的位置所在。但是，如果是通过用伽玛射线的光子去轰击电子来测定电子的位置，这种轰击本身会对测量结果带来干扰，因而就无法准确测量出电子的未来运动轨迹。如果，当原子中的电子“环绕”原子核运动时，进行这样的观测，那么伽玛射线的光子会有足够的能量将电子从原子中撞出来，在其“轨道”中则只有有一个点能够被测量，从而被确定出来。根据测不准原理，人们无法同时观测位置和速度，而要想观测电子的运动路径及其在原子中的轨道，却必须要知道这两个参数，因此最终的结果只能是根本就没有路径或者轨道。海森堡说，唯一能够确定的只有路径中的一个点，“因此，‘路径’这一词即使定义出来也无意义”。观测本身决定了什么才可以被观测。

海森堡提出，两次连续观测之间到底发生了什么事情，这是无法预知的----“人们倾向于认为，在两次观测之间，电子必须处在某一位置，因此，即使在他们根本不可能了解路径选择的情况下，他们也在奢谈什么路径或者轨道。”根据经典力学的理论，电子的轨迹应该是连续的，且是一条不存在间断点的路径，无论这一想法是否吸引人，他依旧坚持认为，这是荒谬的观点。人们在云室中所观测到的电子轨迹，只是“看上去”像是一条路径，但实际上，那只是一系列因为电子而形成的水珠。

在海森堡发现了测不准原理之后，他有针对性地试图去思索那些无法通过实验进行回答的问题。在经典力学的范畴，有一条颠簸不破的信条，即无论人们是否进行测量，在任一给定的时间，一个处于运动状态的物体都有其精确的位置及动量。但是，就人们无法同时观测电子的位置和动量这一事实，海森堡指出电子不可能同时具有精确的“位置”和“动量”。因此，谈那些根本不可能的事，或者电子具有“轨迹”这种说法，是毫无意义的。如果离开了观测，而去思考隐含于其背后的事物本质，这是无的放矢。

第十章·哥本哈根的不确定性（6）

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