第10章 不确定性原理[第1页/共4页]

在这体例中，粒子不像在典范亦即非量子实际中那样，在时空中只要一个汗青或一个途径。相反，假定粒子从A到B可走统统能够的轨道。和每个途径相干存在一对数：一个数表示波的幅度；另一个表示在周期循环中的位置（即相位）。从A走到B的概率是将统统途径的波加起来。普通说来，如果比较一族邻近的途径，相位或周期循环中的位置会不同很大。这意味着，呼应于这些轨道的波几近都相互抵消了。但是，对于某些邻近途径的调集，它们之间的相位窜改不大，这些途径的波不会抵消。这类途径对应于玻尔的答应轨道。

这量子会扰动这粒子，并以一种不能预感的体例窜改粒子的速率。别的，位置测量得越精确，所需的波长就越短，单个量子的能量就越大，如许粒子的速率就被扰动得越短长。

很多人激烈地抵抗这类科学决定论的教义，他们感到这侵犯了上帝干与天下的自在。但直到20世纪初，这类看法仍被以为是科学的标给假定。这类信心必须被丢弃的一个最后的征象，是由英国科学家瑞利勋爵和詹姆斯・金斯爵士做的计算。他们指出一个热的物体――比方恒星――必须以无穷大的速率辐射出能量。遵循当时人们信赖的定律，一个热体必须在统统的频次划一地收回电磁波（诸如射电波、可见光或X射线）。比方，一个热体在每秒1万亿次颠簸至2万亿次颠簸频次之间的波收回和在每秒2万亿次颠簸至3万亿次颠簸频次之间的波一样的能量。而既然每秒颠簸数是无穷的，这意味着辐射出的总能量也必须是无穷的。

那也就是，一束波的波峰能够和另一束波的波谷相重合。

科学实际，特别是牛顿引力论的胜利，使得法国科学家拉普拉斯侯爵在19世纪初结论，宇宙是完整决定论的。

因为量子力学引进的二重性，粒子也会产生干与。所谓的双缝尝试便是闻名的例子。考虑一个带有两个平行狭缝的隔板，在它的一边放上一个特定色彩（即特定波长）的光源。大部分光都射在隔板上，但是一小部分光通过这两条缝。现在假定将一个屏幕放到隔板的另一边。屏幕上的任何一点都能领遭到两个缝来的波。但是，普通来讲，光从光源通过这两条狭缝传到屏幕上的间隔是分歧的。这表白，从狭缝来的光达到屏幕之时不再是相互同相的：有些处所波相互抵消，其他处所它们相互加强，成果构成有亮暗条纹的特性花腔。

对于最简朴的原子――氢原子，这个模型给出了相称好的解释，这里只要一个电子环绕着原子核活动。但人们不清楚如何将其推行到更庞大的原子上去。并且，可答应轨道有限调集的思惟仿佛显得非常肆意。量子力学的新实际处理了这一困难。本来一个环绕核活动的电子可被以为一个波，其波长依靠于其速率。对于必然的轨道，轨道的长度对应于整数（而不是分数）倍电子的波长。对于这些轨道，每绕一圈波峰总在同一名置，以是波就相互叠加；这些轨道对应于玻尔的可答应的轨道。但是，对于那些长度不为波长整数倍的轨道，当电子环绕着活动时，每个波峰将终究被波谷抵消；这些轨道是不答应的。

量子假定能够非常胜利地解释所观察到的热体的辐射发射率，但直到1926年另一名德国科学家威纳・海森伯提出闻名的不肯定性道理以后，人们才认识到它对决定性论的含义。为了预言一个粒子将来的位置和速率，人们必须能够精确地测量它现在的位置和速率。显而易见的体例是将光照到这粒子上。一部分光波被此粒子散射开来，由此指明它的位置。但是，人们不成能将粒子的位置肯定到比光的两个波峰之间间隔更小的程度，所觉得了切确测量粒子的位置，必须用短波长的光。但是，由普朗克的量子假定，人们不能用肆意小量的光；人们起码要用一个光量子。