量子为什么测不准？

　　表述有些问题。量子本身一般不是像光子、电子那样的粒子，它其实就是“份额”或“单元”的意思，一定要在量子前面加上限定，它才有确切的含义，比如能量量子、动量量子，而且，它也只是指一份能量或一份动量，与粒子是不同类别的东西。不过，场量子一般就是指微观粒子。
　　粒子的位置与速度的不确定性关键在于所有微粒都具有波粒二象性——它既像颗粒状的分立的粒子、又像云雾状的弥散的波动，而且粒子的动量直接与波动的波长成反比（可参阅德布罗意波、或称物质波或概率波）。已有不少实验直接证明了光子、电子、中子、原子的这种波粒二象性。尽管没有去直接验证所有粒子都具有这种二象性，但所有已知粒子都按照以此波粒二象性为基础的量子力学来处理后的结果都与观测相符——间接验证了所有粒子都普遍有此波粒二象性。至今也没有丝毫的迹象显示存在着没有波粒二象性的粒子，绝大多数科学家也相信将来不会发现这种粒子。
　　至于为何会有波粒二象性，至今仍是一个谜。
　　不妨具体看看波粒二象性与不确定原理的关系：
　　由德布罗意的物质波波长的公式可知，一个有着完全确定动量的粒子对应着一个有着完全确定波长的平面单色波，这样的平面单色波必然是遍布全空间的，并且此波的振幅是处处相同的（否则，按傅立叶分析，它就不可能是单色的——只有单一的波长），亦即全空间各处找到该粒子的概率都相同——粒子的位置完全不确定，这正是不确定原理要说内容的一部分——粒子的位置和动量不能同时确定，动量完全确定时，其位置就完全不确定。
　　另一个极端情景是：粒子的位置完全确定（相对论量子场论对位置的确定又有进一步的限制，这里不展开说了），此时的波函数的形状是无穷高也无穷细的一个尖峰（数学上用狄拉克函数表示），表明除此处以外的其他地方找到粒子的概率都是0。狄拉克函数根据傅立叶分析可看成是无穷多个不同波长（从0到无穷）的平面单色波的叠加。由德布罗意的物质波波长的公式可知，一个波长对应于一个确定的动量，无穷多个不同的波长就对应着无穷多个不同的动量——此时的粒子动量是完全不确定的，这正是不确定原理要说内容的一部分——粒子的位置和动量不能同时确定，位置完全确定时，其动量就完全不确定。
　　来看中间的某个状况：一个有限高度和有限宽度的波包代表粒子就分布在这个波包的宽度的范围内，波包宽度也就是这个粒子的位置的不确定程度Δx。这个波包的傅立叶分析的结果是叠加的单色波波长只分布在一定范围内——相应的动量的不确度Δp是一个有限的值。ΔpΔx也是有限的，如果波包的大小和形状取得合适，还能使ΔpΔx达到最小值——约化普朗克常数的一半。这正是不确定原理的核心内容——ΔpΔx≤h/4π。
　　波粒二象性的图像确实是难以想象的，许多人都试图找到像经典粒子那样的位置确定的、不弥散开来的、动量也确定的并且可以任意小的东西，但近一百年来的实践似乎是越来越强烈地表明那实在不过只是一种毫无现实依据的空想——不是测量工具不足，而是微观世界就是这般奇异不定——那里确实有一部分东西是无规则的、不确定的、概率性的——有些我们想确切知道的东西还真是无论如何也无法知道！