梁乃崇:测不准原理

讲「测不准」之前,我们先问测量是什麽?测量是「人的心智」运用「仪器方法」衡量「被测物」,所以「人的心智」贯穿整个测量过程。比如,一个人用尺测量楼房的高度,这个人必须具备知识和智慧,才能测量出正确的高度。这个人若少了心智,他就没有认知判断的能力,也就无法测量楼房的高度。

有的物理学家以为测量只要包含「仪器方法」和「被测物」二个部分就可以了。尤其是,现在有电脑仪器,所以更认为测量不需要「人的心智」。其实,电脑仪器所显示的数值,如果没有人去阅读,测量就没有办法完成,更何况电脑仪器还需要人去操作。所以测量一定要有「人的心智」参与其中,透过测量,心智才能和物质关联在一起。测量是「心」与「物」的联络管道。

测量之後必然产生「测不准」,因为测量会改变「被测物」的状态。比如,用温度计测量一杯水的温度,温度计会吸收水的热量,使水的温度改变了一点点。使得测量不准确,也就产生「测不准」。

此外,测量的准确度不是无限制的。比如,测量一个人的身高一点七五公尺,这是三位有效数字;增加准确度,可测得一点七五四公尺,四位有效数字;再增加,可测得一点七五四三公尺,五位有效数字。虽然我们还可以再提升几位有效数字,但是不可能无限增加,这也是产生「测不准」的一个原因。

在量子力学,「测不准」更是基础原理,它隐含两个物理意义。第一个定义相等或相同。比如,身高一点七五公尺,若「测不准」的范围是零点零一公尺,则身高一点七四五至一点七五四公尺的人,均被视为陪一点七五公尺。

第二个规范物理现象成有限世界,因为「测不准」是我们的边界,它把我们框在有限世界中。

记得胡适大师曾经讲过一个故事,有一个人邀请差不多先生,明天见面吃饭,差不多先生心想明天和後天差不多,所以後天才去赴约,当然见不到人,吃不到饭。这时,他又想:见到和见不到也差不多,所以没有什麽懊恼。「差不多」合了「测不准」范围之内是相同的原则,只是差不多先生的范围未免太大了。

现代的生活,时间以秒计,和差不多先生比起来,准确多了。不过我们虽然讥讽他,可是在快速繁忙的现代生活中,我们也很向往山中无岁月的悠闲日子。

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