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  • 1 # 小太陽15922

    物理學中,真空光速是一個常數,並且與不確定性原理不矛盾 。有以下兩個原因,第一測不確定性原理是量子尺度,光速是宏觀尺度。第二測不確定性原理是指對粒子的測量,光速是指電磁場的傳播速度。

  • 2 # 物理文化與施鬱世界線

    施鬱

    (復旦大學物理學系教授)

    對此問題的回答是:沒有矛盾。

    量子力學中,真空中的光速是一個常數,而不是一個可觀測量。基本的原因就是光永遠是以光速運動。只有當一個量的測量會導致不同的隨機結果時,它才是可觀測量,用算符表示。

    不確定性原理是說兩個可觀測量的量子漲落(均方差)的乘積不小於二者的對易子的大小的一半。問題實質上就是可觀測量是一個算符,存在量子漲落。

    而且,提問者應該是特指位置和動量的不確定關係,也就是說,位置的不確定度(量子漲落、均方差)乘以動量的不確定度不小於普朗克常數的一半。

    關鍵在於,光子的動量並不是質量乘以速度,因為光子的質量為0。事實上,光子的動量乘以光速就是能量。對於有質量的物體,能量的平方等於動量和光速的乘積的平方加上質量和光速平方的乘積的平方。能量和動量都是可觀測量,具有量子漲落。

    量子力學中,還有一些其他量是常數,比如質量、電荷。對於任何一個常數,量子漲落當然為0。

    在某些情況下,比如一些人造凝聚態系統,也可以使得質量和電荷成為可觀測量,具有量子漲落。但是真空中的光速永遠是一個常數。當然在介質中,光的速度小於真空中的光速,這時它就可以具有量子漲落了。

    總而言之,沒有不確定度的東西就可以看成一個常數,任何測量總是得到相同的值。

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