Применим ли принцип неопределенности Гейзенберга только к покоящимся частицам?

Согласно специальной теории относительности, если объект движется относительно вашей системы отсчета, он сжимается в направлении своего импульса. Таким образом, если двойственность волна-частица, такая как электрон, окажется движущейся из вашей системы отсчета, насколько я понимаю, волновая форма указанной частицы будет казаться сжатой от вашей системы отсчета.

Это сокращение, по-видимому, привело бы к тому, что местоположение частицы можно было бы определить с большей степенью достоверности без ущерба для степени уверенности, с которой наблюдатель мог бы определить импульс частицы, что противоречило бы принципу неопределенности Гейзенберга и ограничению, которое он применяет к информации. наблюдатель мог собрать информацию об указанной частице.

Итак, каково объяснение этому? Применим ли принцип неопределенности Гейзенберга только к частицам, покоящимся относительно наблюдателя? Является ли постоянная Планка относительной (расширяется ли она пропорционально импульсу указанной частицы)? Или, напротив, я неверно истолковал либо специальную теорию относительности, либо принцип неопределенности?

Начнем с того, что в релятивистской теории нет одиночных частиц, поэтому не имеет особого смысла пытаться спасти картину с одной частицей. Принцип неопределенности все еще применяется в его математически более полезной форме коммутаторных соотношений для лежащих в основе квантовых полей.
Почему вы говорите, что благодаря сжатию положение частицы становится в большей степени определяемым? Я не совсем вижу там логику (извините, если это глупый вопрос).
@CuriousOne, вы так говорите, будто принцип неопределенности применим не во всех случаях, а это так.
@heather, ссылка ~ Представьте, что форма волны на этом изображении сжимается вдоль оси X.
@ConnorMcMonigle, спасибо, это немного помогло.
@CuriousOne, насколько я понимаю, вся материя ведет себя как корпускулярно-волновой дуализм, даже макроскопические объекты, просто в меньшей степени.
Я не знаю, помогает ли это полностью, но на этом веб-сайте говорится, что принцип неопределенности не следует путать с эффектом наблюдателя (который говорит, что измерения не могут быть выполнены в определенных системах, не затрагивая систему); хотя Гейзенберг действительно использовал это как «физическое» объяснение квантовой реальности, это свойство является неотъемлемым свойством всех волноподобных систем и просто связано с волновой природой всех квантовых объектов.
@ConnorMcMonigle, и вы были бы правы в этом; это не проявляется в макроскопических объектах, но было показано в молекулах размером до 10 000 а.е.м. (см. этот вопрос )
«Дуальность корпускулярно-волновая» — это концепция, получившая широкое распространение в популярной прессе, но почти совсем не проявляющаяся в серьезной работе квантовой механики. Потому что правильное воззрение не пытается подгонять вещи под эти две рамки, а признает два факта: (а) весь мир является квантовым в своей основе, а квантовые состояния являются квантовыми состояниями, а не чем-то классическим; и (б) когда вы исследуете квантовую систему, вы переводите ее в собственные состояния вашего зонда.
@heather: Не знаю, где вы это увидели в моем комментарии. Что не применимо, так это картина одной частицы.
Корпускулярно-волновой дуализм — концепция восьмидесятилетней давности, которая практически бесполезна. С ним ничего нельзя рассчитать, он ничего не предсказывает, а главное, он стоит на пути понимания реальной структуры как теории, так и феноменологии квантовых объектов.
Вы, ребята, говорите, что это бесполезная концепция, но это не меняет того факта, что у вас все еще есть эксперименты с двумя щелями с бакиболами, иллюстрирующие эту концепцию. Кроме того, его до сих пор учат в школах.
@HaruFujimura: В школах до сих пор преподают множество вещей, которые педагоги считают современными науками. Эта конкретная вещь не была актуальна в 1929 году. Проблема в том, что мы не можем на самом деле учить правильным понятиям, поэтому некоторые могут на самом деле думать, что учить ложным вещам лучше, чем не учить ничего, но на самом деле большинство учителей естественных наук просто не знают. т знаю лучше. Эксперимент с двумя щелями — совершенно классический эксперимент. Это ничего не говорит нам о квантовой механике. Первые эксперименты, которые это делают, — это спектры абсолютно черного тела, фотоэлектрический эффект и, конечно же, атомные спектры.
В теории относительности импульс увеличивается, а длина сокращается. Разве эти два явления не нейтрализуют друг друга и не оставляют нетронутым принцип неопределенности Гейзенберга?
@PeterShor У меня была похожая мысль, прежде чем задать этот вопрос, но в мысленном эксперименте, изложенном выше, никакая система отсчета не является абсолютной. То есть: все только относительно. Это означает, что частица также может быть неподвижной, а наблюдатель — движущимся. Я не вижу, чтобы это как-то повлияло на HUP, но я легко могу ошибаться.
Кроме того, не будут ли все нормальные импульсы частицы просто добавлены к вектору направления, приложенного к ним, если они будут в движении?
@HaruFujimura Поведение, которое побуждало людей говорить о «двойственности», все еще существует и по-прежнему важно, но его лучше распознать как совершенно типичные примеры более общего набора поведения. Продолжая твердить о фразе «дуализм волна-частица», можно предположить, что есть некоторая необходимость выяснить, какой из этих неверных вариантов мы должны использовать, думая о системе, когда правильно было бы просто сосредоточиться на системе как на квантовой системы и спросите: «Как ведут себя квантовые системы?» вместо «Эта вещь действует как частица или волна?».

Ответы (1)

Принцип неопределенности возникает из-за того, что связь между состояниями положения частицеподобной системы 1 и состояниями импульса той же самой системы представляет собой преобразование Фурье.

Даже в классической оптике или электронике существует теорема, связывающая распространение сигнала во временной области и в частотной области. Принцип неопределенности — это точно такая же математика.

Примечательно, что связь между двумя наборами состояний, представляющая собой преобразование Фурье, не зависит от объекта, имеющего какое-либо конкретное распределение импульса, поэтому принцип Гейзенберга также нечувствителен к значению импульса частицы.

1 Под этим я подразумеваю квантовую систему, которая будет демонстрировать свойства частиц, если ее правильно исследовать.

Если я не ошибаюсь, все вышеизложенное согласуется с тем, что я говорю в своем вопросе. Я предполагал, что СТО будет уплотнять/сжимать волновую форму частицы очень незначительно, если она движется относительно вашего положения.
«Сокращение длины пропорционально импульсу и может быть рассчитано с помощью преобразования Лоренца». связь
Должен признать, что сейчас я не могу воспроизвести математику, но могу обрисовать аргумент. К слову: если вы хотите применить теорию относительности, вы должны начать с релятивистской квантовой механики; это добавляет некоторые неожиданные морщины, потому что теперь операторы действуют в четырех состояниях. Любой скаляр, вычисленный с помощью этих операторов, будет скаляром Лоренца и, следовательно, инвариантным к повышениям.
@ConnorMcMonigle: Как вы думаете, почему «степень уверенности, с которой наблюдатель может определить импульс частицы, ничего не стоит»? Как сказал Дмки, если волновая функция действительно сжимается в пространстве, ее преобразование Фурье будет расширяться в импульсном пространстве, и поэтому неопределенность в определении импульса возрастет.
Пространственный интервал сжимается на 1/γ, но интервал импульсов расширяется на γ, поэтому соотношение де Бройля остается неизменным. Проверьте релятивистский эффект Доплера .
Применим ли принцип неопределенности Гейзенберга только к покоящимся частицам?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v