量子不确定性：石头会变成鸭子吗？

量子理论不允许石头突然变成鸭子，它也不允许任何其他奇怪的转变发生。那些误解量子理论的人让这种奇怪的虚构想法一直延续至今。量子理论的基础是粒子的不确定性——我们不可能同时知道一个粒子的确切位置和动量。此外，量子粒子的精确位置和动量甚至不同时存在。

量子力学的不确定性不是测量限度的结果，而是每个量子物体本身固有的。我们越试图捕获一个电子，迫使它有一个更明确的位置，那么它的动量就越不确定，这种不确定性意味着量子粒子可能会出现在意想不到的地方。它的目的地越出乎意料，它就越不可能到达那里，但概率永远不会为零。

不确定性原理

之前提到的虚构想法，其推理是这样的，因为石头是由量子粒子（电子、质子和中子）构成的，而且量子粒子可以根据不确定原理做出意想不到的事情，所以石头就可以突然变成一只鸭子。根据这一推理，石头变成鸭子的概率很低，所以它几乎不会发生，但它在物理上是可能的，假如我们等得足够久，它就会发生。但这种推理是错误的，因为把不确定性原理应用到大型物体上是不行的。

不确定原理只适用于单个量子物体和量子物体小型集合。当涉及到数以万亿计的量子物体时，就没有不确定性了。一万亿个原子的行为不仅仅是一个原子的行为乘以一万亿，这是因为原子之间存在相互作用。举个例子，一个生日聚会上10个孩子的行为与10个孩子各自在不同生日聚会上的行为总和是非常不同的。即使是肉眼可见的最小物体，比如一粒沙子，其中也有数万亿的原子。

因此，宏观尺寸的物体没有不确定性，无论等待多长时间，都不会出现任何离奇的事情。量子理论根本上是统计学，这意味着单个粒子的不确定性总是存在的，但是对于一个具有统计意义的粒子集合来说，这个系统可以预见地遵循量子理论的方程式。

量子不确定性不能用在宏观物体上

量子不确定性不是一种神奇的魔法，它无法打破物理定律。守恒定律是基本的通用物理定律，它无处不在，不会被打破。物质/能量守恒表明物质/能量不能被创造或毁灭，只能从一个状态转换到另一个状态。动量守恒说明一个系统的总动量是恒定的，动量不能被创造或毁灭。如果一颗小石子突然转变成一只大鸭子，肯定会打破质量/能量守恒定律，因为它包含的物质是无中生有的。如果一块静止不动的石头在没有外力作用下，突然飞入空中，这就会破坏动量守恒定律，因为它的动量也是无中生有的。

尽管单个粒子中存在不确定性，但物理学的守恒定律和量子理论的统计特性使宇宙以一种极可预测的方式向前演化。总之，无论等待多久，一块石头永远不会因为不确定性原理而变成鸭子。

文章来源：《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0226/502.html

上一篇：近年来一些学者提出了相空间理论来解释量子纠
下一篇：“超海森堡极限”与海森堡极限的 量子精密测量