一、不确定性原理的物理意义
抛开不确定原理的哲学争议,我们来考虑不确定性原理的物理意义。首先要考虑清楚的是,不确定性原理刻画的对象是什么?是粒子的内禀属性吗?我们都知道不确定性原理在不同粒子(甚至不同种粒子)上的表现都是相同的,因此不确定性原理和粒子的内禀属性无关。
我们看看坐标-动量不确定关系:[公式],显然它刻画的是坐标-动量相空间,并且与粒子无关(注1)。如果我们把[公式]看作坐标空间的尺度,[公式]看作动量空间的尺度,那么坐标-动量不确定关系的含义是:坐标-动量相空间是量子化的,并且最小体积元是h尺度。
同样的,对于时间-能量不确定关系:[公式],它与粒子无关。把[公式]看作时间的尺度,[公式]看作能量的尺度,也称 t~E 空间为时间-能量相空间,那么时间-能量不确定关系的含义是:时间-能量相空间是量子化的,并且最小体积元是h尺度。
更一般地,如果对于某个坐标A,由于A的平移对称性导致的守恒量为B,那么都存在不确定关系:[公式]。把 A~B 空间称为A-B相空间,那么对应的不确定性关系的含义是:A-B相空间是量子化的,并且最小体积元是h尺度。从这个意义上看,不确定关系的深层原因也许可以从坐标及其平移守恒量的关系中寻得。
读者自行可以将上述结论具体化到旋转角度和角动量上。
总结起来,不确定原理刻画的是相空间的特征,与粒子无关。它的含义是:相空间是量子化的,并且最小体积元是h尺度。