Введение
Мысленный эксперимент, демонстрирующий квантовые идеи. Микроскоп Гейзенберга — это мысленный эксперимент, предложенный Вернером Гейзенбергом, который стал основой для ряда общепринятых представлений о квантовой механике. В частности, он представляет собой аргумент в пользу принципа неопределенности, основанный на принципах классической оптики. Эта концепция подверглась критике со стороны научного руководителя Гейзенберга, Нильса Бора, а теоретические и экспериментальные разработки показали, что интуитивное объяснение Гейзенбергом его математического результата может быть ошибочным. Хотя акт измерения действительно приводит к неопределенности, потеря точности оказывается меньше, чем предсказывалось аргументом Гейзенберга при измерении на уровне отдельного состояния. Тем не менее, формальный математический результат остается верным, а исходный интуитивный аргумент также был математически обоснован, когда понятие возмущения расширяется до независимости от какого-либо конкретного состояния.
Heisenberg's microscope is a thought experiment proposed by Werner Heisenberg that has served as the nucleus of some commonly held ideas about quantum mechanics. In particular, it provides an argument for the uncertainty principle on the basis of the principles of classical optics. The concept was criticized by Heisenberg's mentor Niels Bohr, and theoretical and experimental developments have suggested that Heisenberg's intuitive explanation of his mathematical result might be misleading. While the act of measurement does lead to uncertainty, the loss of precision is less than that predicted by Heisenberg's argument when measured at the level of an individual state. The formal mathematical result remains valid, however, and the original intuitive argument has also been vindicated mathematically when the notion of disturbance is expanded to be independent of any specific state.
Анализ аргумента
Хотя мысленный эксперимент был сформулирован как введение в принцип неопределенности Гейзенберга, один из столпов современной физики, он подрывает сами основания, на которых был построен, тем самым способствуя развитию области физики – а именно квантовой механики, – которая переопределила условия, в которых изначально был задуман этот мысленный эксперимент. Квантовая механика ставит под вопрос, обладает ли электрон действительно определенным положением до того, как оно будет нарушено измерением, используемым для установления этого положения. При более глубоком квантово-механическом анализе электрон имеет некоторую вероятность оказаться в любой точке Вселенной, хотя вероятность его обнаружения далеко от ожидаемого места становится крайне низкой на больших расстояниях от области, где он был первоначально найден. Иными словами, "положение" электрона можно описать только в терминах вероятностного распределения, как и прогнозы относительно его возможного движения.