“海森堡原理”设定精确测量的极限

d3 V, \5 A, R: z

　　大约在90年以前，维尔纳·海森堡发现，微观的量子世界遵循“不确定性原理”，在海森堡原理发表后的大约90年，有三个国家的研究人员组成了一支科学合作团队，对量子物理学最基本的海森堡原理给出了更多的见解，他们第一次用数学公式严格地描述了海森堡的不确定性原理，合作团队的研究成果发表在《数学物理学》杂志上，有实质性进展的成果加深了人们对基本原理的认识。

7 i. U& s' d1 V9 n7 a- h7 a( a5 a

　　合作团队对测量误差给出了独特的判断和定义，更加适合描述量子物理的特性，在不同的判断和定义的基础上，研究人员在相关的量子物理实验中对数据误差的范围进行了精确计算。量子物理学或量子力学要求物理学家设计一套近似的联测方法，根据量子物理学的海森堡原理，人们不能通过联测的方式对粒子的位置和动量进行同时性测量，或者精确地测定粒子的位置，但不能精确地测定该粒子的动量；或者精确地测定粒子的动量，但不能精确地测定该粒子的位置。

　　奥地利物理学家海森堡是量子力学的创建人之一，自从海森堡提出了令人好奇、似乎带有直觉意念的“不确定原理”以来，仅在最近的时期，科学家才开始尝试更为精确的数学公式，目的是要量子力学基本原理的表述更为简洁、精准和有效。约克大学的数学物理学专业的保罗·布施教授是三位研究人员之一，佩卡·拉赫蒂是芬兰图尔库大学的研究员，莱因哈特·F·维尔纳是位于德国汉诺威的莱布尼兹大学的研究员。

# g( M" t1 h3 t |8 D3 M* ]! m' `$ \- U5 }) t

　　

$ ~9 w8 ?/ w6 k, }+ }0 Z

　　布施解释说，合作团队开发了独特的方法，在量子测量领域划定误差和干扰范围的方法，而误差和干扰的数量刚好在海森堡曾经预测的范围之内。海森堡的不确定性原理表明，只能获得粒子的位置和动量的联测近似值，三位研究人员应用了深奥的高等数学概念，处理了非常复杂的参数链，使用了公式化的数学语言，限定了测量的误差和干扰范围，比如：用一套测量仪器测定一个电子的位置和动量，组合化的公式成了评价的工具，评价的结果严格遵守海森堡在1927年发现的基本原理。

; j/ {# t3 K* X

　　合作团队创建了组合化的公式，第一次给出了精确计算测量误差的工具，不仅有数学的可靠性，而且在第一手统计资料中得到了确认和评价。组合化公式成了高质量实验的指示器。合作团队的理论成果在量子力学领域有特别重要的价值。海森堡的基本原理在最近的科学研究活动中受到了很多的质疑，比如：日本的物理学家小泽征尔构想了量子力学的不均等性问题，如果小泽征尔的观点是正确的，那么可以推出的结果是量子的不确定性没有之前想象的严格。

) q8 K: L6 d2 h% h* d* [ t7 H

　　

　　在“海森堡原理”发现后的80多年，没有任何一种质疑的声音动摇了该原理的可靠性，假如小泽征尔等科学家质疑的观点是正确的，那么人们对现有量子物理世界的基本认识将会受到严重的影响。布施、拉赫蒂和维尔纳的研究成果维护了海森堡不确定性原理的科学性，科学合作团队表示，小泽征尔等人给出了量子力学的不均等性，但有一个难以克服的缺陷，只能在有限范围评估量子测量误差和干扰的影响。

* F# ]) p2 U* z- C& J

　　科学合作团队三位研究人员的成果为多种版本的误差公式提供了鉴定标准，设定了一套有效的检验方法，强调了量子物理学测量误差和干扰的基本界限。现代物理技术取得了长足进展，科技人员能够稳定地控制体积越来越小的物体，纳米技术、量子计算机、量子密码学是量子技术快速应用的领域。人们也许将要迎来高性能工具检测的时代，精密仪器的应用范围几乎到了量子物理的界限，研究人员正在开发量子密码协议技术，海森堡效应和不确定性原理是量子应用技术的基础。

; P" K7 ]0 |/ @1 x$ f& Y/ l

　　未来的研究领域令人惊奇，在测量误差和干扰的控制领域，科学合作团队见证了一个系统化开发的开端，毫无疑问，他们将会发现更有趣的测量误差关系，比如：熵测量的基础关系式，这是一项量子测量的前沿技术，科学成果的事实表明，有关量子不确定性原理的学术争议激活了很多科研人员的科学思维和灵感，他们在量子测量领域将会取得难以估量的科技成果。

# j9 p) E* I' `2 F0 K

　　

　　（编译：2021-5-6）

5 |/ K4 U C6 [# T8 n # Q* \& a7 C7 @& Y1 V4 P. [ : u) k! N2 y4 J0 V. R$ V' m ) Y5 c" w/ G+ o; D