再論真值

為真值正名的根據(jù)

（史錦順）

      為真值正名，是為誤差理論平反的基礎(chǔ)。昨天查到網(wǎng)上測不準(zhǔn)關(guān)系正釋一文，是我國理論物理學(xué)家何祚庥院士寫的，文中引用了量子理論中不確定度原理的創(chuàng)始人海森堡的原話?？芍?dāng)前的測量不確定度理論的創(chuàng)造者們，誤解了愿意。為真值正名、為誤差理論平反的主張，原來竟有如此強(qiáng)大的后盾，請看何氏文章。
      “測不準(zhǔn)關(guān)系”正釋　
　   編者按：量子力學(xué)乃現(xiàn)代物理學(xué)兩大臺柱之一，其數(shù)學(xué)結(jié)論在經(jīng)過無數(shù)的嚴(yán)密實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)后表明是正確的，并得到了公認(rèn)。我們熟悉的許多高技術(shù)產(chǎn)品如電子計(jì)算機(jī)、人造衛(wèi)星、核武器，均離不開它。但是量子力學(xué)的不少術(shù)語和數(shù)學(xué)結(jié)論的物理意義卻是極難理解和接受的，其中“測不準(zhǔn)關(guān)系”問題又是核心，提出相對論并對量子論的早期發(fā)展作出過重大貢獻(xiàn)的現(xiàn)代物理學(xué)之父愛因斯坦，直到逝世也沒有從觀念上接受它；而當(dāng)今許多從事物理研究的人則在理解上也往往出現(xiàn)錯(cuò)誤。在此，特請中國科學(xué)院學(xué)部委員、理論物理研究所研究員何柞庥先生對“測不準(zhǔn)關(guān)系”作一正釋。  
　　“測不準(zhǔn)關(guān)系”是量子力學(xué)的基本內(nèi)容之—，是微觀粒子“波粒二象性”這一特點(diǎn)所導(dǎo)致的必然結(jié)果。由于微觀粒子具有波動和粒子兩重性，所以它并不同時(shí)具有確定的坐標(biāo)和動量；這些量分布在某些平均值的附近，對平均值有一“漲落”。量子力學(xué)創(chuàng)始人之一、德國物理學(xué)家海森堡首先注意到，坐標(biāo)漲落與動量漲落的乘積等于一個(gè)確定的數(shù)(普朗克常數(shù))。
   　 海森堡曾給出兩種不同的推導(dǎo)。一種推導(dǎo)是直接來自粒子所具有的“波粒二象性”；另一種推導(dǎo)來自量子力學(xué)的數(shù)學(xué)公式及其幾率解釋。這兩種推導(dǎo)所涉及的，只是粒子本身所具有的特性，而和測量與否無關(guān)，更和儀器的具體性能無關(guān)。例如按測不準(zhǔn)關(guān)系，電子將不會固定在氫原子核或質(zhì)子上，因?yàn)檫@時(shí)如果座標(biāo)漲落為零，那么相應(yīng)的動量漲落便是無窮大!量子力學(xué)之所以能解決盧瑟福的原子行星模型的困難，就是因?yàn)檫@一測不準(zhǔn)關(guān)系禁止電子停止在原子核或質(zhì)子上。氫原子的存在至少有100年的歷史，而人類的出現(xiàn)才300萬年，至于科學(xué)儀器，則只有400年。這就是說，氫原子所具有的上述特性，是與人無關(guān)的，更與儀器無關(guān)。
　   對于測不準(zhǔn)關(guān)系有許多誤解，最通常的誤解便是認(rèn)為它是測量過程對微觀粒子產(chǎn)生干擾而導(dǎo)致的結(jié)果。需要指出的是，測量的確在許多情況下會干擾粒子的原來狀態(tài)，但并不是必然干擾粒子的原來狀態(tài)，這要看測量什么物理量，用什么方法去測量。
  　  測量引起干擾的典型一例，是海森堡所討論過的γ射線顯微鏡的理想實(shí)驗(yàn)。在這一實(shí)驗(yàn)中，對電子的位置的精確測量，將引起動量的不確定性，而對動量的精確測量就引起位置的不確定性。但是海森堡這一分析只能說明測量不能超越測不準(zhǔn)關(guān)系，測量將能發(fā)現(xiàn)有測不準(zhǔn)關(guān)系。至于測不準(zhǔn)關(guān)系產(chǎn)生的原因，卻不能歸于測量行為。γ射線顯微鏡會發(fā)現(xiàn)電子必然滿足測不準(zhǔn)關(guān)系，原因就在于光子也滿足測不準(zhǔn)關(guān)系。所以，使用γ射線對電子的位置進(jìn)行測量，不能期望這一測量能超越測不準(zhǔn)關(guān)系。
　　有人認(rèn)為測量所引起的干擾，將不可避免地導(dǎo)致對測量的精度的限制。這是極大的誤解!海森堡就曾明確指出：“測不準(zhǔn)關(guān)系所討論的，是在量子理論中同時(shí)測量幾個(gè)不同量的精確度問題。這一關(guān)系對單獨(dú)測定位置或速度的精確性并無限制。所以，認(rèn)為“干擾”限制了某一物理量的測量精度的無限提高，是錯(cuò)誤的。
　　也許有人要問：測不準(zhǔn)關(guān)系禁止人們同時(shí)并高精度地測出微觀粒子的位置和動量，這會不會阻礙人們實(shí)現(xiàn)對微觀粒子的認(rèn)識的“完備性”?其實(shí)對于量子力學(xué)體系來說，只要高精確度地知道粒子在空間的分布，那么通過傅立葉變換就能唯一且高精確度地知道它的動量空間的分布；反之亦然。這就是說，只要知道或者空間分布，或者動量分布，那么此認(rèn)識已經(jīng)是完備的指述了。
  　“測不準(zhǔn)關(guān)系”的英文名詞是Uncertainty Principle，直譯是“不確定原理”。這里毫無測量引起測不準(zhǔn)的意思。由于歷史上的誤會，在我國卻被譯為“測不準(zhǔn)關(guān)系”，有些人望文生義而產(chǎn)生了誤解。順便指出，在德文、俄文的名稱中也不具有“測不準(zhǔn)”的含義。

[ 本帖最后由 duomeiti 于 2007-7-25 15:48 編輯 ]

現(xiàn)在的翻譯如果不專業(yè)的話,很容易出問題哦,比如說是外語專業(yè)的,但叫她到工廠當(dāng)翻譯因?yàn)椴欢畽C(jī)械這一行業(yè),勢必弄出許多笑話哦,

     我就見到過這樣的

看一些科普讀物，好像都是叫測不準(zhǔn)原理。
霍金的文章中，記不很清了，好像說過，如果有個(gè)超然的精靈的話，對微觀粒子的測量是可以準(zhǔn)確得到的。

微觀影響宏觀的最經(jīng)典的試驗(yàn)就是麥克斯韋小妖。當(dāng)然，這個(gè)悖論現(xiàn)在有比較完備的解釋了

不懂不要亂喊。宏觀上不確定好一些，但是具體到這個(gè)問題，測不準(zhǔn)原理更貼切。
測了坐標(biāo)測不了動量，測了動量測不了坐標(biāo)，這不是測不準(zhǔn)是什么？
按說“不確定”更容易翻譯（字面意思），但是最后還是翻成了“測不準(zhǔn)”，說明30年代的物理學(xué)家翻譯的時(shí)候也是考慮了很多。
要是我不懂物理，頭一次看不確定這三個(gè)字，我肯定不知道這是關(guān)于什么的東西，你說誤導(dǎo)人，試問？哪個(gè)人光憑三個(gè)字就能下個(gè)結(jié)論，那他也太厲害了吧。
再說，這個(gè)測不準(zhǔn)原理對還是錯(cuò)，現(xiàn)在都很難講，個(gè)人理解，它是有問題的，連能量守恒都給否了，離譜。

還有，人家說是測不準(zhǔn)，從字面我沒有理解出來，是由于實(shí)驗(yàn)誤差引起的測不準(zhǔn)。
而且從這個(gè)原理出發(fā)點(diǎn)，測不準(zhǔn)原理說只要引進(jìn)測量，就會引起電子波動，從而無法精確測量，從這個(gè)道理上講，測不準(zhǔn)有什么不妥呢？

假如那句話真的是何老說的，我只能遺憾的說一句，他解釋的有問題。

““測不準(zhǔn)關(guān)系”是量子力學(xué)的基本內(nèi)容之—，是微觀粒子“波粒二象性”這一特點(diǎn)所導(dǎo)致的必然結(jié)果。由于微觀粒子具有波動和粒子兩重性，所以它并不同時(shí)具有確定的坐標(biāo)和動量；這些量分布在某些平均值的附近，對平均值有一“漲落”。量子力學(xué)創(chuàng)始人之一、德國物理學(xué)家海森堡首先注意到，坐標(biāo)漲落與動量漲落的乘積等于一個(gè)確定的數(shù)(普朗克常數(shù))。”

1.不是同時(shí)不具備，而是無法同時(shí)測量。（按照玻爾的意思，也可以理解為同時(shí)不具備，個(gè)人感覺，有點(diǎn)武斷和牽強(qiáng)）
2.所謂的“漲落”意思是，動量測量誤差和坐標(biāo)測量誤差。

[ 本帖最后由 fengxiao405 于 2007-7-20 14:57 編輯 ]

史老先生對待科學(xué)的態(tài)度　是我們后輩學(xué)習(xí)的榜樣
如果能把文中提到的一些理論和我國古代的科學(xué)進(jìn)展聯(lián)系起來
應(yīng)民族之幸事
孔子年過六旬研究古藏　實(shí)為門檻頗高　年輕人難以涉足

研究測量計(jì)量理論，測量準(zhǔn)確度能不能無限追求這個(gè)問題十分重要。網(wǎng)上查得一文，出處權(quán)威，與何院士的講法一致。轉(zhuǎn)載如下，供參考。

    測量方法是可以選擇的，既然量子理論不限制單一測量的測量精度，我們就該為真值正名，為誤差理論平反，為準(zhǔn)確度翻案。我們要理直氣壯地對美國權(quán)威機(jī)構(gòu)NIST說不，信心百倍地同ISO等國際組織論理。計(jì)量戰(zhàn)友們，爭口氣！

原文
uncertainty principle physical principle, enunciated by Werner Heisenberg in 1927, that places an absolute, theoretical limit on the combined accuracy of certain pairs of simultaneous, related measurements. The accuracy of a measurement is given by the uncertainty in the result; if the measurement is exact, the uncertainty is zero. According to the uncertainty principle, the mathematical product of the combined uncertainties of simultaneous measurements of position and momentum in a given direction cannot be less than Planck's constant h divided by 4π. The principle also limits the accuracies of simultaneous measurements of energy and of the time required to make the energy measurement. The value of Planck's constant is extremely small, so that the effect of the limitations imposed by the uncertainty principle are not noticeable on the large scale of ordinary measurements; however, on the scale of atoms and elementary particles the effect of the uncertainty principle is very important.      Because of the uncertainties existing at this level, a picture of the submicroscopic world emerges as one of statistical probabilities rather than measurable certainties.     On the large scale it is still possible to speak of causality in a framework described in terms of space and time; on the atomic scale this is not possible. Such a description would require exact measurements of such quantities as position, speed, energy, and time, and these quantities cannot be measured exactly because of the uncertainty principle. It does not limit the accuracy of single measurements, of nonsimultaneous measurements, or of simultaneous measurements of pairs of quantities other than those specifically restricted by the principle. Even so, its restrictions are sufficient to prevent scientists from being able to make absolute predictions about future states of the system being studied. The uncertainty principle has been elevated by some thinkers to the status of a philosophical principle, called the principle of indeterminacy, which has been taken by some to limit causality in general. See quantum theory .


譯文
    物理理論不確定性原理，由海森堡于1927年闡明。指明同時(shí)測量某些測量對時(shí)，綜合準(zhǔn)確度的限制。測量的準(zhǔn)確度由測量結(jié)果的不確定度給定。如果測量是精確的，則不確定度為零。 根據(jù)不確定性原理，同時(shí)測量位置和給定方向的動量時(shí)，合成不確定度之積，不能小于普朗克常數(shù)除以4π。此原理還限制同時(shí)測量能量與測量能量所需時(shí)間的測量準(zhǔn)確度。普朗克常數(shù)特別小，在宏觀世界中，對通常測量，不確定性原理的限制效應(yīng)不顯現(xiàn)；而對原子和粒子的尺度，不確定性原理的限制效應(yīng)非常重要。由于此場合不確定性的存在，亞微觀世界的顯現(xiàn)為統(tǒng)計(jì)，而非必然可測。大尺度中，在時(shí)空所描述的框架中，談因果關(guān)系是可以的；在原子世界，這是不可能的。這種描述要求諸如位置，速度，能量以及時(shí)間的精確測量，而由于不確定性原理，這些量不能精確測量。不限制單一測量的準(zhǔn)確度，也不限制非同時(shí)測量的準(zhǔn)確度，非不確定原理要求的成對的量，同時(shí)測量也不限制準(zhǔn)確度。即使如此，科學(xué)做出所研究的系統(tǒng)的關(guān)于未來狀態(tài)的絕對預(yù)言，它的限制是充足的。不確定性原理被一些思想家引申去研究哲學(xué)，稱為模糊原理，被用于限制通常的因果關(guān)系。見量子理論。

Bibliography: See W. Heisenberg, The Physical Principles of the Quantum Theory (tr. 1949); D. Lindley, Uncertainty (2007).

[ 本帖最后由 duomeiti 于 2007-7-28 02:04 編輯 ]

支持這樣的討論,并希望對一些專業(yè)術(shù)語進(jìn)行整理,以便消除漢語與外語之間的岐義

討論測量理論，為什么要引量子理論呢？目的是為真值存在找理論根據(jù)，不是討論翻譯名詞問題。所引兩段的權(quán)威性極高，第一段是何院士引海森堡的話，第二段的英文，出自美國百科全書。這兩段都說：對單一測量，測量準(zhǔn)確度不受限制。由此，真值是存在的，真值是可測量的。誤差可以無限小。測量儀器水平的提高不受量子理論的限制。
      天哪，上述話等于說，不確定度理論的提出和制定者們，犯了前提性錯(cuò)誤：說真值不存在，真值不可測是錯(cuò)誤的。
      有此強(qiáng)大的理論根據(jù)，我們要理直氣壯地為真值正名，為誤差平反，為準(zhǔn)確度翻案。

凡事不要鉆牛角尖,可測和不可測都是相對的,根本沒有什么事情是絕對的!!!:D :D :D 我不知道這種討論對我國科技、工業(yè)的實(shí)際到底有什么用處?就如同數(shù)學(xué)家陳景潤費(fèi)勁心力要證明"1+1=2",究竟對我們的科技、尤其是工業(yè)發(fā)展有什么用處一樣?
純屬個(gè)人觀點(diǎn)!:P :P :P

真值問題是牛角尖嗎，不是的。討論測量計(jì)量問題，真值是牛鼻子。牽牛要牽牛鼻子，是抓要害，抓主要矛盾。肯定真值的存在，肯定真值可測量，是肯定誤差、肯定準(zhǔn)確度的基礎(chǔ)。否定真值存在是不確定度理論的出發(fā)點(diǎn)，不可小看。
   網(wǎng)上打個(gè)歌德巴赫猜想，即可略知陳景潤關(guān)于1+2的工作，不可亂說。
   做學(xué)問，要認(rèn)真。泰山不棄小石，方高；長江不擇細(xì)流，故大。遇到問題想一想，不可什么都無所謂。

我是這樣理解的:

誤差理論與測量不確定度理論二者之間其實(shí)并不矛盾!真值當(dāng)然是存在的,但任何測量設(shè)備都不能確切的測量出來,換句話說:都不能確切的說這個(gè)真值到底是多少!我們平常應(yīng)用的真值也只能是相對的真值!這個(gè)真值為什么存在而又測不出來呢?是因?yàn)槿魏螠y量設(shè)備(確切的說是測量系統(tǒng))都存在不確定度的緣故!測量不確定度所給出的是在一定概率的前提下,這個(gè)真值應(yīng)該在這個(gè)區(qū)間的情況.這就是說,誤差理論與測量不確定度理論二者之間非但不互相矛盾,而且可以這樣說:測量不確定度理論是誤差理論的最好詮釋!!!
總之,我的觀點(diǎn)是:真值是一種客觀存在,但又是不可測的;只可無限度的去接近......:P :P :P

[ 本帖最后由 lzl_1972 于 2007-8-1 10:16 編輯 ]

史老對科學(xué)的態(tài)度很讓人傾佩。
關(guān)于不確定原理，是一種約束，以后的理論研究都必須以這個(gè)理論為基礎(chǔ)，量子理論的精髓是不確定，物質(zhì)非連續(xù)，這就是所謂的哥本哈根學(xué)說。不管怎么說，目前世界上影響力最大的還是這個(gè)哥本哈根學(xué)說，隱函數(shù)和平行宇宙論被認(rèn)為很有希望取代這個(gè)學(xué)說，但目前看來還有很多不完善的地方。假如能推翻現(xiàn)有的量子理論，物理的改革將是空前絕后的。
至于哥德巴赫猜想和1+1=2肯定是有用的，數(shù)學(xué)永遠(yuǎn)超前于物理，當(dāng)年黎曼發(fā)明黎曼幾何的時(shí)候在當(dāng)時(shí)并沒有什么用，但是后來被愛因斯坦用在了相對論中。所以說任何一種數(shù)學(xué)最終都是有用的，目前沒有用不代表以后沒有用

物理注重的是實(shí)測量，并不是注重本身是什么。對于觀測不到的東西，實(shí)際上就是不存在的。所以也就根本不存在無限接近真值這一說。
量子論能存在這么多年，肯定有它的獨(dú)到之處，并不是那么輕易就能否定的。