不確定性原理因“測不準(zhǔn)”而被人所周知，然而現(xiàn)代科學(xué)對曾經(jīng)的不確定性原理提出了挑戰(zhàn)。

1927年，維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）利用一個類比例子來解釋著名的不確定性原理（即俗稱的測不準(zhǔn)原理），隨后在物理學(xué)家中引發(fā)了激烈的爭論。隨著量子理論的逐漸成熟，這個類比已經(jīng)被人們所淡忘，然而在過去的十年里關(guān)于它的討論又再一次興起。雖然最近多個實驗表明這個類比是有缺陷的，但是一個由英國、芬蘭和德國物理學(xué)家組成的研究小組認(rèn)為，這些實驗都沒有嚴(yán)格遵守海森堡的原始表述。

海森堡不確定性原理可以表述為：對于一個微觀粒子，我們不可能同時精確地測量出其位置和動量。我們測得其中一個值越精確，那么另一個值就會變得越粗略。不確定性原理指出，位置和動量不確定度的乘積不小于普朗克常量h。

Δx·Δp≥?/2，其中?=h/2π。

1927年，當(dāng)海森堡提出這個原理時，他舉了一個簡單的類比例子來幫助直觀理解。設(shè)想有一臺顯微鏡在觀測像電子這樣的粒子。當(dāng)觀測光被粒子反射，我們就可以測得該粒子的位置，但是這個過程的代價是：光的能量會轉(zhuǎn)移到粒子上，使它的動量發(fā)生變化。給予的光線越弱，那么對動量的干擾越小，但是看到的粒子也就越模糊。他從位置的測量誤差（Δx）和引起動量的干擾（Δp）之間相互約束的角度來闡述不確定原理，這是受測量儀器制約的。

不一定是錯的

其他科學(xué)家隨后的工作表明，不確定性原理并不依賴于這種干擾——它適用于所有同類粒子的組合，即使其中每個粒子僅僅測量一次來獲得它的位置或者動量也存在不確定性。最后，海森堡放棄了基于他思想實驗的觀點，但這并不意味著這個觀點就是錯誤的。

隨后在1988年，日本名古屋大學(xué)(Nagoya University)的小澤正直（Masanao Ozawa）認(rèn)為，海森堡得出的關(guān)于位置誤差和動量干擾之間乘積的關(guān)系并非不確定關(guān)系的根本限制。他于2003提出了另一種關(guān)系式，盡管位置誤差和動量干擾仍然相互關(guān)聯(lián)，但是乘積可以任意小。

為了驗證他修改的不確定性原理公式能否獲得實驗支持，2012年小澤正直與維也納大學(xué)(University of Vienna)的井出長谷川（Yuji Hasegawa）等人合作進(jìn)行了實驗觀測。通過觀測自旋極化中子的位置和動量，他們發(fā)現(xiàn)位置誤差和動量干擾雖然仍包含于相互制約的關(guān)系中，但是它們的乘積可以小于海森堡限制。

子光學(xué)研究所（Max Planck Institute of Quantum Optics in Garching）的約翰內(nèi)斯·科夫勒（Johannes Kofler ）解釋說：“這兩種關(guān)于不確定原理解釋方法的不同在于Δx和Δp的定義不同，的確，選擇什么樣的定義是自由的?！彼a充說：“布希等人宣稱他們擁有正確的定義，并且他們證明任何實驗都不可能違反他們的不確定性關(guān)系?！?/p>

修正測不準(zhǔn)原理?

爭論的焦點在于誰的定義是最好的。小澤的定義是基于在特殊的量子態(tài)下，經(jīng)過連續(xù)地測量得到兩個變量的方差。而布希及其同事考慮的是，特定的測量設(shè)備根本上具有的性能限制，因此與量子初態(tài)無關(guān)。布希說：“我們認(rèn)為這一定才是海森堡的本意。”

但是小澤認(rèn)為布希等人關(guān)注的儀器限制與實際中使用的實驗設(shè)備幾乎無關(guān)。“我的理論認(rèn)為如果你正確地使用測量儀器，那么你可以獲得比在海森堡關(guān)系下更精確的測量結(jié)果?！彼f，“而布希等人卻證明如果你非常錯誤地使用測量儀器，比如你用一個顯微鏡來代替望遠(yuǎn)鏡來觀察月球，那么測量結(jié)果不可能違反海森堡關(guān)系。因此，他們的觀點明顯無意義?！?/p>

一篇即將發(fā)表的文章指出了布希定義和小澤定義的不同之處，在文章中，斯坦伯格及其同事已經(jīng)對布希等人作出了回應(yīng)。布希和他的同事指出：“我們量化的是測量儀器的‘干擾能力’（disturbing power）而不是具體某次測量中量子態(tài)受到了多少干擾?！?/p>

“干擾的力量”

“海森堡的原始公式成立的前提在于我們關(guān)注的是‘干擾能力’，而限制較少的小澤不等式成立的前提在于我們關(guān)注的是特殊量子態(tài)下的擾動。”斯坦伯格說，“我個人覺得這兩種表述雖然不同但都是非常有趣的問題?！钡撬J(rèn)為小澤的表示更加接近海森堡不確定性原理的真諦。

不管怎樣，大家都認(rèn)為不確定性原理是系統(tǒng)的效應(yīng)。而不是像某些流行的說法認(rèn)為不確定原理是測量過程中所用工具的影響?！八⒎莵碜杂跈C械效應(yīng)而是微觀粒子間的相互作用和測量工具的量子性質(zhì)，例如光子造成了不可控的量子擾動?！?/p>

在某種程度上，爭論歸結(jié)于對海森堡的理解。小澤說：“我說不清楚關(guān)于不確定性原理海森堡自己理解了多少，但是我確定我們知道的要比海森堡多得多?！?/p>

布希及其同事的結(jié)果發(fā)表在《物理評論快報》(Physical Review Letters)上。

斯坦伯格及其同事將他們的實驗寫入了一篇關(guān)于弱測量，名為《弱測量的優(yōu)點》的專題文章中。