В чем причина того, что квантовая частица не может находиться в состоянии покоя?

Возьмем трек электрона в пузырьковой камере, где тоже есть магнитное поле.

Мы можем измерить импульс электрона, изменение, вызванное ионизацией, и его положение, когда он проходит через спираль, и, наконец, узнать его конечный (x, y, z) в состоянии покоя и нулевой импульс.

Несмотря на то, что мы имеем дело с элементарной частицей, мы по-прежнему с нашими измерениями и ошибками в координатах и ​​импульсах находимся в области, где принцип неопределенности Гейзенберга соблюдается только величиной ошибок измерения.

Теперь предположим, что у нас есть детектор на уровне отдельных атомов водорода. Один из них захватил этот конкретный электрон. Связанный электрон удовлетворяет принципу неопределенности Гейзенберга (HUP), поскольку он выражается как решение уравнения Шредингера. С другой стороны, нет никаких бесконечностей, только неопределенность и вероятностное значение импульса электрона на орбите . Он никогда не покоится вокруг атома

Этим ответом я пытаюсь подчеркнуть, что на уровне нанометров и ниже, атомных и молекулярных измерений, понятие «в покое» является классическим понятием, не имеющим смысла в квантово-механической системе. От классической структуры необходимо отказаться, как только размеры и импульсы будут ограничены HUP. Электроны, например, будут находиться на какой-то квантово-механической орбитали, будь то атомная или зонная структура. Они не являются «свободными», кроме как в вакууме, и там единственный способ, которым мы можем узнать об их существовании, — это электрические и магнитные поля, где ограничением снова будет HUP, и когда импульсы будут настолько малы, что их можно назвать «на уровне». покоя», электрон будет находиться на энергетическом уровне магнитного или электрического поля, которое его воспринимает.

Второе утверждение как-то зависит от контекста, но в той ситуации, которую вы имеете в виду, я бы сказал, равнозначно.

В соответствии с принципом неопределенности покоящаяся частица, как вы говорите, одновременно находится везде в пространстве.

Со вторым утверждением вы должны быть немного осторожнее, потому что соотношение, которое вы устанавливаете, в строгом смысле является соотношением для плосковолнового волнового пакета. Если вы хотите описать частицу волновой функцией, вы должны учитывать, что волновая функция в пространстве — это просто преобразование Фурье волновой функции импульса, которая представляет собой дельта-распределение. Тогда это преобразование Фурье является постоянной функцией, что согласуется с утверждением 1). Отнесение длины волны к постоянной функции на самом деле не имеет смысла.