0:00:06.685,0:00:10.812
海森堡測不準原理，或"不確定性原理"[br]是少數可以從量子物理領域

0:00:10.812,0:00:14.686
拓展到普羅大眾文化的物理原理之一

0:00:14.686,0:00:18.112
它指出我們無法既確定一個物體的位置

0:00:18.112,0:00:22.893
又同時精準測得這它的速率。[br]這在許多領域被當成隱喻使用

0:00:22.893,0:00:26.409
從藝文評論到體育播報領域都有

0:00:26.409,0:00:29.429
測不準原理常常被認為源自於測量行為

0:00:29.429,0:00:34.561
測量物體位置的動作[br]同時會改變其速度，反之亦然

0:00:34.561,0:00:38.378
但是真正的原理更加深奧[br]也更加驚奇有趣

0:00:38.378,0:00:41.759
之所以會有測不準原理[br]是因為宇宙中的任何東西[br]

0:00:41.759,0:00:46.318
都同時兼具「粒子」和「波」的兩種性質

0:00:46.318,0:00:51.888
在量子力學中，一個物體的[br]確切位置和速度是沒有意義的

0:00:51.896,0:00:53.147
為了理解它

0:00:53.147,0:00:57.053
我們需要釐清一下：[br]表現得像「粒子」或像「波」的含意

0:00:57.053,0:01:01.857
粒子可在某一時間存在於特定位置

0:01:01.857,0:01:05.286
我們能利用在特定位置[br]發現此物體的機率圖形

0:01:05.286,0:01:09.030
來呈現這個定義[br]圖形上會有一個高峰值

0:01:09.030,0:01:13.707
物體在某個特定位置[br]出現的機率是 100%，在他處則都是 0%

0:01:13.707,0:01:17.621
而波則是「擾動」在空間中傳播的現象

0:01:17.621,0:01:20.338
就像是湖面上的漣漪

0:01:20.338,0:01:23.767
我們可將「波」視為整體[br]然後確認其性質

0:01:23.767,0:01:25.933
其中最重要的就是波長

0:01:25.933,0:01:30.460
波長是相鄰兩個波峰或波谷之間的距離

0:01:30.460,0:01:33.017
但是我們無法確認波的位置

0:01:33.017,0:01:36.282
波在各種不同的位置出現的機率都很大

0:01:36.282,0:01:39.099
波長在量子物理學不可或缺的

0:01:39.099,0:01:42.419
因為物體的(物質波)波長與其動量有關[br]

0:01:42.419,0:01:44.024
動量 = 質量 Χ 速度

0:01:44.024,0:01:46.909
一個快速運動的物體具有很大的動量

0:01:46.909,0:01:50.019
伴隨著波長很短的物質波

0:01:50.019,0:01:54.319
很重的物體即使動得不快[br]仍具有很大的動量

0:01:54.319,0:01:57.156
同樣的，也代表了它的波長很短

0:01:57.156,0:02:00.927
這就是我們無法察覺[br]日常物體波動性質的原因

0:02:00.927,0:02:02.644
如果你丟出一個棒球

0:02:02.644,0:02:07.029
它的波長是1公尺的10的33次方之一

0:02:07.029,0:02:09.364
因為實在是太小了，所以不可能被測到

0:02:09.364,0:02:12.324
但微小的物體，例如原子或電子束

0:02:12.324,0:02:16.142
波長就大到足以用物理實驗量測出來

0:02:16.142,0:02:19.475
如果我們有一個純粹的波[br]就可以測量它的波長

0:02:19.475,0:02:23.101
進而算出它的動量[br]但是卻無法測出它的確實位置

0:02:23.101,0:02:25.248
另一方面，我們很容易確知粒子的位置

0:02:25.248,0:02:28.489
但它卻並沒有波長[br]所以我們不知道它的動量大小

0:02:28.489,0:02:31.600
為了同時得到[br]一個粒子的位置與動量

0:02:31.600,0:02:33.760
我們需要融合兩種圖像

0:02:33.760,0:02:37.163
創造一個侷限[br]在很小區域的波圖像

0:02:37.163,0:02:38.800
那該如何進行呢？

0:02:38.800,0:02:41.554
方法是：藉由疊加數個不同波長的的波

0:02:41.554,0:02:46.528
因為一個波一種動量[br]這代表賦予物體具備不同動量的可能性

0:02:46.528,0:02:49.282
當我們將兩個波疊加起來時[br]

0:02:49.282,0:02:52.055
波峰對齊的地方會形成更高的波峰

0:02:52.055,0:02:55.821
在另外一些位置[br]因波峰與波谷對齊而相互抵銷

0:02:55.821,0:02:58.279
結果就是有些地方我們看得到波

0:02:58.279,0:03:01.106
另一些地方，則什麼都沒有

0:03:01.106,0:03:02.590
如果我們再加上第三個波

0:03:02.590,0:03:05.709
那些波被抵銷的區域變大了

0:03:05.709,0:03:09.891
加上第四個，持續變大[br]而有波的區域逐漸變窄

0:03:09.891,0:03:13.089
如果我們持續疊加更多的波[br]就能得到一個波包[br]

0:03:13.089,0:03:16.168
在一個很小的區域內有一個確定的波長

0:03:16.168,0:03:20.224
這就得到了一個[br]同時擁有波與粒子屬性的物體

0:03:20.224,0:03:25.851
但是這樣一來[br]位置和動量都無法準確測得

0:03:25.851,0:03:28.223
物體並非侷限在一個單一位置上

0:03:28.223,0:03:32.878
在波包內的範圍裡[br]我們發現物體的機率都很高

0:03:32.878,0:03:35.586
我們透過疊加多個波得到波包[br]

0:03:35.586,0:03:41.302
意味著我們就有可能找到[br]與其中一個物體相對應的動量

0:03:41.302,0:03:44.740
導致位置與動量都無法精確測量

0:03:44.740,0:03:46.816
這都與測不準原理有關

0:03:46.816,0:03:49.209
如果你想更精確的測量位置

0:03:49.209,0:03:52.628
就得用更多的波疊加起來，[br]加以建造出更小的波包

0:03:52.628,0:03:54.865
波數增加使動量更不確定

0:03:54.865,0:03:58.047
如果你想更明確的得到動量值[br]就需要一個更大的波包[br]

0:03:58.047,0:04:01.012
結果位置就更不確定

0:04:01.012,0:04:03.221
這就是海森堡測不準原理

0:04:03.221,0:04:08.207
最初由德國物理學家[br]Werner Heisenberg 於1927 年提出

0:04:08.207,0:04:12.353
這種測不準的特性與測量的精確度無關

0:04:12.353,0:04:17.107
是結合波和粒子[br]兩種性質之後不可避免的結果

0:04:17.107,0:04:20.663
測不準原理不僅僅[br]是測量上的實際限制

0:04:20.663,0:04:23.730
它是物體只能表現出[br]一種(波或粒子)性質的限制

0:04:23.730,0:04:28.370
已被建入宇宙基本構造之中