海森堡不確定性原理
/ HY-zen-berg /
海森堡不確定性原理（Heisenberg uncertainty principle）指出，微小粒子的某些成對性質——最著名的就是位置與動量——無法在同一時刻同時被精確確定。你把其中一個測得愈準，另一個就變得愈模糊。日常畫面：想在同一瞬間既記下一隻快速蜂鳥確切在哪、又記下它確切飛多快；只不過在量子世界裡，這種模糊並非你眼睛或儀器的限制，而是大自然本身內建的性質。
精確地說，位置的不確定量（delta x）乘上動量的不確定量（delta p）永遠不可能小於一個固定的極小值：delta x 乘 delta p 大於或等於 h-bar / 2，其中 h-bar 是約化普朗克常數（約 1.05 x 10^-34 J s）。若你把粒子擠進一個非常確定的位置，它的動量就會劇烈地散開，反之亦然。另有一條平行關係綁住能量與時間：delta E 乘 delta t 大於或等於 h-bar / 2，這使粒子得以短暫「借」能量。這種模糊根植於物質的波動本性：釘死在一點的波沒有單一波長，而波長就是動量。
為什麼重要：不確定性正是原子不會塌縮的原因（把電子擠向原子核，它會獲得巨大動量而反彈出去），是量子穿隧與原子中那團模糊「電子雲」存在的原因，也是整個量子力學的基石。要更正的常見迷思：這不是因為我們的測量工具笨拙，也不是我們只是不知道某個隱藏的真實值；而是粒子確實不擁有同時精確的位置與動量。這個限制是根本的，不是技術性的。
把一顆電子侷限在原子大小的區域（約 10^-10 m）裡，不確定性原理就會逼得它的動量散得極開，以致電子必然以每秒數百萬公尺的速度來回穿梭；它根本無法安靜地待在原子裡。
把位置釘得愈緊，動量就依定律愈模糊。
這種不確定性是根本的，不是儀器的缺陷；粒子並非偷偷擁有一個我們只是量不到的精確位置與動量。