La risposta di Manishearth è corretta, e questa è solo un'estensione minore. Manishearth sottolinea correttamente che il problema è la tua affermazione:

Ci sono una velocità e uno slancio definiti, semplicemente non lo sappiamo.

La tua dichiarazione è l'idea delle variabili nascoste e, grazie al teorema di Bell, attualmente riteniamo che le variabili nascoste siano impossibili.

Prendiamo l'esempio di un atomo di idrogeno e chiedi qual è la posizione dell'elettrone. Il problema è che proprietà come la posizione sono proprietà delle particelle. Non ha senso chiedere qual è la posizione a meno che non ci sia una particella in quella posizione. Ma l'elettrone non è una particella. La domanda su cosa sia veramente un elettrone può intrattenere i filosofi, ma per i nostri scopi è un'eccitazione in un campo quantistico e come tale non ha una posizione. Se interagisci con l'elettrone, ad es. sparandogli un'altra particella, scoprirete che l'interazione tra la particella e l'elettrone avviene in una posizione ben definita. Tendiamo a pensarla come la posizione dell'elettrone, ma in realtà non lo è: è la posizione dell'interazione.

Il principio di indeterminazione si applica perché non è possibile un'interazione, come il nostro esempio di una particella in collisione, per misurare simultaneamente esattamente la posizione e la quantità di moto. Quindi hai ragione quando dici che è un limite di osservazione, ma è fondamentale.

C'è una velocità e una quantità di moto definite, semplicemente non lo sappiamo.

No. Non esiste una velocità definita: questa era la vecchia interpretazione. La particella ha tutte (possibili) velocità contemporaneamente; è in una funzione d'onda, una sovrapposizione di tutti questi stati. Questo può essere effettivamente verificato da cose come l'esperimento della doppia fenditura con un fotone: non possiamo spiegare le frange di un singolo fotone a meno che non accettiamo il fatto che il fotone si trova in "entrambe le fenditure contemporaneamente".

Quindi, non è un limite di conoscenza. La particella non ha davvero una posizione definita / qualunque cosa.

Non equivale a dire perché non abbiamo visto Star X, non esiste? Sta limitando la definizione dell'universo ai limiti della nostra osservazione!

No, equivale a dire "perché non abbiamo ottenuto alcuna prova di Star X, può o potrebbe non esistere - l'esistenza non è definita "Tecnicamente, un oggetto non rilevato esiste come funzione d'onda. Anche se diventa un po 'filosofico e si riduce a "Se un albero cade in una foresta e nessuno è in giro per sentirlo, fa un suono?"

Questo apparente salto è un'invocazione del positivismo logico. Il positivismo logico è la filosofia predefinita in fisica, è indispensabile ed è stata la fonte di idee non banali che sono state cruciali per il progresso per oltre un secolo.

Non puoi presumere che ci sia una posizione e quantità di moto simultaneamente nella particella, perché questo punto di vista ti porterebbe a credere che ci sia una probabilità per la posizione e la quantità di moto, e che ogni possibile posizione e quantità di moto evolva indipendentemente. Ciò è incompatibile con le osservazioni. Nessuna posizione indipendente, l'immagine della quantità di moto può essere diversa dalla meccanica classica newtoniana.

Puoi vederlo, perché un pacchetto d'onda con un momento quasi definito si muove come la particella classica, un pacchetto d'onda con una posizione quasi definita si trova un punto, come una particella classica, così insieme, se entrambi sono ben definiti in ogni momento, la particella si sposterebbe da una posizione definita a una posizione definita come nella meccanica classica. Questo è impossibile, perché porterebbe a traiettorie nette e nessuna diffrazione di elettroni attorno agli oggetti. La diffrazione elettronica viene osservata ogni giorno.

Si può ancora affermare che la posizione è una variabile nascosta, e non la quantità di moto, ma la quantità di moto è definita solo parzialmente, come una proprietà dell'onda portante. Questo è ciò che accade nella teoria di Bohm.

Il motivo per cui non si possono assegnare variabili nascoste in modo ovvio alle particelle nella meccanica quantistica è perché il calcolo relativo alle diverse possibilità non un calcolo di probabilità, ma un calcolo di ampiezze di probabilità e ampiezze di probabilità non hanno un'interpretazione dell'ignoranza.

Per vedere questo, si consideri una particella che può andare da uno stato $ | 0 \ rangle $ (dove qualche bit fisico che descrive la sua posizione è 0) allo stato di sovrapposizione $ | 0 \ rangle + | 1 \ rangle $ e da $ | 1 \ rangle $ a $ - | 0 \ rangle + | 1 \ rangle $ in un certo periodo di tempo, diciamo 1 secondo. Ora inizia nello stato ($ | 0 \ rangle + | 1 \ rangle $), cosa succede? Per linearità, si finisce nello stato definito $ | 1 \ rangle $. Quindi, se consideri "1" uno stato definito, diventa più incerto, ma nella combinazione incerta, ricorre per diventare certo! Ciò non accade con ogni probabilità, perché diversi rami probabilistici non possono combinarsi con un segno meno come hanno fatto sopra nella meccanica quantistica per sbarazzarsi del componente $ | 0 \ rangle $.

Il problema dei segni rende insostenibile l'interpretazione dell'ignoranza della meccanica quantistica: solo le probabilità sono ignoranza, e solo nel limite di sistemi molto grandi la meccanica quantistica riproduce (approssimativamente) qualcosa di simile alla probabilità. Ciò implica l'osservazione.

Il modo in cui la teoria è stata costruita è stato applicare con attenzione il positivismo logico in ogni fase, e se non si interiorizza e non si applica il positivismo, non si ottiene la teoria. Vedi questa risposta correlata: In che modo l'indeterminatezza nella meccanica quantistica può essere derivata dalla mancanza di capacità di osservare una causa?

La meccanica quantistica descrive tutto con "funzioni d'onda" o "vettori di stato" che forniscono probabilità di posizione, velocità, ecc. Come dice Caraiani Claudiu, i dettagli matematici rendono impossibile per una funzione d'onda fornire una probabilità del 100% per un particolare posizione e una particolare velocità.

Inoltre, è stato dimostrato in molti modi che è molto difficile fare una teoria più profonda che spieghi la meccanica quantistica - proporre un nuovo insieme di leggi che danno origine a un comportamento medio che corrisponda alla meccanica quantistica. La teoria di David Bohm è l'approccio più semplice a questo, ma è difficile estenderla alla relatività e ai fermioni.

Quindi la maggior parte dei fisici tenta di credere che la meccanica quantistica sia la struttura finale della fisica e costruiscono razionalizzazioni per questa posizione intellettuale. Diranno che nulla è reale finché non lo misuri, o che l'elettrone fa tutto in una volta finché non lo guardi (e poi lo vedi fare solo una cosa), o che per definizione non vediamo ciò che non vediamo ' Quindi non dovremmo preoccuparci se la teoria non offre un resoconto coerente di ciò che accade tra le misurazioni.

Tra i tentativi di dare un senso alla meccanica quantistica, dovrei riservare una menzione speciale anche alla credenza in "molti mondi", secondo cui tutte le possibilità nella funzione d'onda sono ugualmente reali e si verificano in parti separate di un "multiverso". Almeno questo sembra un tentativo di ripristinare una concezione oggettiva della realtà, senza giochi verbali. Tuttavia, se esaminate i dettagli, scoprirete che non esiste una "teoria dei molti mondi" nel senso di un insieme di concetti coerente e autosufficiente. Forse un giorno potrebbe esserci una teoria a molti mondi, ma al momento è solo un altro muro di parole.

Ci sono diversi motivi per la persistenza di questa situazione patologica.

Primo, la meccanica quantistica funziona molto bene. Non si limita a fare previsioni di successo, è un framework che può essere esteso per includere nuove particelle e nuovi tipi di interazione, senza abbandonare il principio di indeterminazione e tutte le altre caratteristiche che lo rendono insoddisfacente come ultimate teoria.

In secondo luogo, sebbene non offra un resoconto concettualmente coerente della realtà oggettiva, offre un quadro coerente e autonomo per fare previsioni sui fenomeni osservabili , se questo è tutto sono interessati.

Terzo, la difficoltà matematica della fisica fondamentale è tale che le persone non hanno spazio nella loro testa per cercare di spiegare anche la meccanica quantistica stessa. Le persone che cercano di farlo, con pochissime eccezioni, di solito non lavorano sulle teorie più avanzate.

E quarto, deve essere difficile scoprire la verità su questo. Potremmo dover sviluppare una serie di concetti completamente nuovi per mezzo dei quali comprendere le entità di base e le loro proprietà. Potrebbero non esserci particelle e potrebbe non esserci posizione o velocità come attualmente immaginato. Questi possono essere semplicemente concetti informali di buon senso, inseriti in domini in cui non si applicano effettivamente. Ogni volta che senti qualcuno dire, la meccanica quantistica implica sicuramente un quadro particolare della realtà oggettiva (o anche peggio, dicendo che implica che non esiste una realtà oggettiva), non stai ascoltando la verità, stai solo ascoltando il dogma, il desiderio di un essere umano per essere in possesso della verità anche quando non lo è.

Si può effettivamente vedere la ragione dietro il principio di indeterminazione di Heisenberg come proprietà matematiche. Il collegamento tra la fisica e la matematica è fornito dal lavoro fondamentale di Planck e de Broglie. Hanno stabilito il collegamento tra energia / quantità di moto e frequenza / k-vettore.

Il libro di testo generale sulla meccanica quantistica quindi inizia sempre esprimendo le particelle come onde piane. Poiché queste onde piane formano una base ortogonale per lo spazio tridimensionale (o spazio tempo quadridimensionale), la meccanica quantistica prende effettivamente la trasformata di Fourier dell'universo. Le proprietà delle trasformate di Fourier portano quindi inevitabilmente al principio di indeterminazione di Heisenberg. Non poteva essere altrimenti.

Si potrebbe forse sostenere che, poiché ci sono anche casi in cui si applica la relazione di incertezza di Heisenberg che non sono correlati tramite una trasformata di Fourier, la fisica dovrebbe essere più fondamentale. Tuttavia, questi casi rappresentano il principio matematico sottostante responsabile delle proprietà della trasformata di Fourier. Questo principio sottostante è il fatto che le basi che sono correlate tramite la trasformata di Fourier, così come gli altri casi, sono (per mancanza di un termine migliore) reciprocamente imparziali. Non è difficile capire perché questa relazione "reciprocamente imparziale" porterebbe alla relazione di incertezza matematica, che si presenta come relazione di incertezza di Heisenberg in fisica.

Bene, tutto è possibile , perché questa è scienza, e la teoria quantistica è una teoria scientifica: potrebbe rivelarsi sbagliata la nostra teoria della meccanica quantistica, proprio come la meccanica newtoniana si è dimostrata inadeguata . Ma non ci sono buone ragioni per scommetterci , e per un semplice motivo:

La teoria quantistica assomiglia molto orribile a una teoria che sta discutendo di un universo che ha limiti di informazione fondamentali incorporati - l'interpretazione più semplice, a meno che e fino a quando non dimostriamo il contrario con un esperimento che falsifica la teoria, è che l'Universo economizza ( come lo implementa, non possiamo saperlo con certezza, poiché il linguaggio della teoria quantistica è il nostro modello di esso, e uno che stesso non risparmia molto bene le sue informazioni; Dio non ci ha dato il "codice sorgente" per farci vedere il modo in cui "è realmente fatto sotto il cofano") quante informazioni assegna a particelle e altre entità fisiche e inoltre utilizza questa economia per dare struttura alla materia.

Inoltre, mentre alcuni hanno cercato di interpretare la teoria quantistica - il più famoso David Bohm - per cercare di trovare una comprensione coerente con il loro essere informazioni aggiuntive "nascoste", in modo che queste teorie non contraddicono le prove osservative, che " "le informazioni nascoste" devono restare nascoste, e quindi non ci aiutano veramente: in particolare non dice affatto che possiamo aggirare la limitazione. Infine, alla luce della struttura della teoria come appena detto, tale interpretazione sembra abbastanza artificiale e in qualche modo contraria - è come aggiungere tachioni nella teoria della relatività ristretta, una teoria il cui postulato di base può essere fornito in modo più elegante poiché c'è un minimo latenza dipendente dalla distanza in tutte le forme di comunicazione.

Le persone tendono a dire, questo è il principio di Heisenberg, che questo è qualcosa di profondo, ma le persone tendono a dimenticare qualcosa, questo è un fatto di matematica ed era molto prima di Heisenberg nell'analisi di Fourier classica. ) + k cos ^ 2 (x) = k è il tuo principio. Bene, rimuovi la k e scoprirai che questo principio era molto prima di te.

http://www.nato-us.org/analysis2000/papers/havin.pdf