量子力学中的测不准原理，是仪器本身测不准，还是其他原因？

测不准原理，这几个字其实很容易让人产生误解，会误认为是“测量不准，而不是真的不准”，但事实并不是这样的，测不准原理其实应该叫“不确定性”更为严谨！

海森堡测不准原理，并不是方法的问题，也不是测量仪器的问题，是自然现象内禀性的问题。它表达的是一种自然规则，之所以到今天还是有很多人，在争论是不是仪器的问题导致的，是因为大量的科普者为了大家好理解，往往都只停留在文字上解读这个原理，但人类的语言总是会给人带来歧义，而且量子力学又如此的反常识，所以就更容易造成各种误解。

而要把海森堡测不准原理或者说“量子不确定性原理”讲明白，其实围绕两个简单点的数学公式来说更合适。

ΔxΔp≥h/4π

Δx：位置的变化值；Δp：动量的变化值；h：普朗克常数；π：圆周率。

“量子的动量与位置无法同时确定，即动量越确定，位置就越不确定；位置越确定，动量就越不确定。”这是我们常听到的关于“量子不确定性原理”的大概文字描述，也是对上面数学公式的语言翻译。

这个翻译本来没错，但问题是它只能说出“位置”与“动量”此消彼长的关系，但无法说出导致这结果的内核原因，即≥h/4π ，这就造成人们仅从字面上理解会形成各种猜想。

但只要我们看着这个不等式，再来理解这句话就清晰多了。普朗克常数h和圆周率π都是一个定值，而且普朗克常数h很小很小，只有6.62

607015×10^（-34） J·s。

在宏观世界中的一切运

动，Δx与

Δp都比较大，所以这个不等式怎么都成立。然而在微观世界中，Δx与Δp就会变得很小，它们相互之间就会产生限制了。比如只要Δx足够小（位置确定），Δp就必须变得足够大，即动量不确定，而Δp足够小（动量确定），Δx就必须变得足够大，即位置不确定。

这个数学公式不涉及任何观察仪器和方法等等，它代表着物质运动的一种自然规律。

除了上面的位置和动量的公式，其实还有其他“不确定性”，比如说能量和时间的不确定性：

ΔEΔt≥h/4π

ΔE：能量的变化值；Δt：时间的变化值；h：普朗克常数；π：圆周率。

有了位置动量不确定性的解释，这个公式的意义，大家可能一眼就明白了。只是这里的变量从“动量”与“位置”变成了“能量”与“时间”。

而这个不等式才是“量子不确定性原理”的最大奥义，我们认为不可思议的“量子隧穿效应”“真空涨落”都可以用它推导出来。当Δt足够小，ΔE可以变得很大，正因为如此，能量小的微粒子，才有可能在瞬间获得能量击穿高势垒的屏蔽，也就是我们所说的“量子隧穿效应”。

而在宏观世界，你要从一座山的这一头到山的另一头，你必须先爬上山，再从山上走下去，这过程你必须消耗足够的能量来克服爬山产生的势能，山越高需要克服的势能就越大，这就是“势垒”。而在量子的世界里，只要量子在Δt内能到达另一头，就可以先借能量，克服势垒后，再把能量换回去。

简单来说在宏观世界，你必须拥有一定能量才可能爬过山去另一头；而在微观世界，量子可以在限定的时间内从真空借能量，穿过山一样的势垒后，再还回去。但这是概率性的，势垒越低概率就越高，反之亦然。

隧穿效应：经典力学中由于能量不足无法穿过的势垒墙，在量子力学中有一定概率穿过。

进一步来说，在真空中极端时间内，可以凭空提取能量生成正负虚粒子对，再相互湮灭返还能量，而且这一过程在真空中反复进行，哪怕是在原子内（电子与原子核之间是很空的）亦然如此，这就是“真空量子涨落”。只是这种真空中反复进行的量子涨落产生的能量很微弱。似乎对于真空来说，只要“有借有还，再借就不难”。

基于这一思考，于是1980年就有个叫阿兰·古斯的美国物理学家，提出了“真空量子涨落”的升级版“宇宙无中生有”。其实逻辑也很简单，就是当Δt无限小的时候，ΔE就可能无限大，大到形成“宇宙大爆炸”的能量，只是要出现这种情况的概率很小很小很小，需要等上很长很长很长的时间才可能发生一次，然而宇宙诞生前可以说没有时间概念，所以发生这样的宇宙量子大爆炸，也就是注定的事了。

总结

测不准原理绝不是什么观测手段，或人类意识的问题造成的。测不准所代表的不确定，其实给宇宙预留了一个无限可能的未来，而生命就诞生在这样的未来之中。

但在宏观世界里，可能只有像宇宙这样近乎永恒的存在，才能感知到这一点。而对于每一个转瞬即逝的生命体来说，理解不了也无可厚非。

这一原理揭示的最重要思想是，万物都是不确定的，只是每种物质的不确定对应的时间尺度不一样。宏观物体要表现为不确定，需要的时间是极其漫长的，所以你一辈子都体验不到，但微观粒子对应的时间尺度就大大减小了，所以会表现出明显的不确定。

所以，上帝确实要掷骰子。只是在微观世界里，这骰子才会变得足够轻，上帝才掷得动；而在宏观世界里，这骰子只会变得巨重无比，连上帝也掷不动了。