不確定性與知識的極限
最小不確定性態
最小不確定性態是恰好觸及不確定性下限的量子態,它把不等式 ΔxΔp ≥ ℏ/2 變成等式 ΔxΔp = ℏ/2。這樣的態,已經是量子力學法則所允許的、最接近「同時擁有確定位置與動量」的狀態。它代表著對一對共軛量所能達到的、最銳利的聯合認知。
對位置與動量來說,達成這一點的態是高斯型的——一條光滑的鐘形波函數。這裡有一種優雅:高斯函數是唯一一種其傅里葉變換仍為高斯的形狀,因此它得以同時在位置和動量上都相當狹窄。任何別的形狀都會浪費一點,在這一個或那一個變量上鋪展得比嚴格的最小值更寬。
最小不確定性態絕非僅供把玩的數學奇趣。諧振子的基態是高斯型的,因而是一個最小不確定性態——這正是它為何停在所允許的最低能量上,而不是紋絲不動。光的相干態,作為對穩定激光束最接近的量子描述,也是最小不確定性態;這便是激光為何表現得如此接近一列理想經典波的部分緣由。
Gaussian ψ(x): Δx · Δp = ℏ/2 (bound saturated)
高斯波函數是唯一以等號觸及不確定性下限的形狀。
在位置和動量上觸及下限,並不意味著二者就絕對意義而言都很清楚——它只表示二者的乘積小到了所允許的程度。壓縮態可以把 Δx 壓到高斯值以下,但代價是更大的 Δp。
又稱
另見