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电子的位置和动量为什么不能同时准确测定

【分类】化学
【答案】我们可以根据初等数学和普通物理知识，准确测定某一时刻火车运动的位置和动量，但是科学家们却不能同时确定一个运动电子的准确位置和动量，这是为什么呢？
原来，电子是微观粒子，质量很小而速度很高，其运动规律和特点与火车等宏观大块物体不同
要测定火车的位置和动量，可以让光线照在火车上再反射到观测者或仪器中，光线照射对火车运动几乎没有丝毫干扰和影响
但是，测定电子的位置和动量就不同了
由于电子质量很小，只要被一个光子打中（把光子再反射出来），就会改变其位置和动量，测定过程干扰了被测对象，测量的结果是不准确的
1927年，德国物理学家海森堡提出了不确定原理，也叫测不准原理，很好地解释了微观粒子位置和动量或时间和能量不能同时准确测定的现象
他指出，对于比原子还小的微观粒子，要想准确测定其位置，就无法准确测定其动量；反之，要想准确测定其动量，就不能准确测定其位置，总之，不可能同时准确测定微观粒子的位置和动量或能量和时间
用一个关系式表示：△X△P≥h/2即位置不确定量△X与动量不确定量△P之积大于等于普朗克常数的～半h/2
这个关系式称为不确定关系，也叫测不准关系
公式表明，对微观粒子的测量是有一定限度的，普朗克常数h（基本作用量子）是测量准确程度的尺度，最理想的测量只能是△X△P-h/2，而不会出现△X△P的结果
不确定原理是微观粒子运动规律的反映，不确定关系是微观粒子特有的属性决定的
英国物理学家狄拉克指出，我们必须假定，对我们观察力的精确程度和对伴随发生的干扰的微小程度有一个限度，这个限度是事物本质中所固有的，观察者方面的改进技术或提高技巧，都不能超越这个限度
实际上，日常生活中也有同样的现象
要测轮胎的气压，就必须把轮胎里的气体放出一点到气压表中，这样，我们在测量过程中便改变了轮胎的气压，测得结果并不是原来的气压；将温度计放进水盒中测水的温度，由于温度计吸收的热量而改变了水的原来温度；电流计测电路中的电流时，也要消耗电路中的一点电流使电流计指针移动，如此等等
任何测量都或多或少对被测对象造成干扰，测不准确原理是普遍适用的，只是在宏观现象中这种干扰很小，完全可以忽略不计；而在研究电子、光子等微观粒子时这种干扰相对来说大到不能忽略罢了
例如，质量为50克的子弹和质量为9.1×1028克的自由电子，都以300米／秒的同样速度运动，动量不确定量均为0.01%，同时测定其位置和动量，则用不确定关系计算得二者的位置不确定量△X分别是步枪子弹为3×10-23米；自由电子为2×10-3米
电子的大小在310-13米，其位置不确定量2×103未是它的1010倍，不能忽略；而步枪子弹大小在3×102米，其位置不确定量3×1023米是它的1021分之一，完全可以忽略不计

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