测不准原理和不确定度

国家认可不确定度与测不准原理吉林省临床检验中心丁家华国家认可不确定性原理又名“测不准原理”、“不确定关系”,英文Uncertaintyprinciple，是量子力学的一个基本原理，由德国物理学家海森堡于1927年提出。国家认可该原理表明：一个微观粒子的某些物理量（如位置和动量，或方位角与动量矩，还有时间和能量等），不可能同时具有确定的数值，其中一个量越确定，另一个量的不确定程度就越大。国家认可测量一对共轭量的误差（标准差）的乘积必然大于常数h/4π（h是普朗克常数）是海森堡在1927年首先提出的，它反映了微观粒子运动的基本规律——以共轭量为自变量的概率幅函数（波函数）构成傅立叶变换对国家认可以及量子力学的基本关系（E=h/2π*ω，p=h/2π*k），是物理学中又一条重要原理。国家认可量子力学并不对一次观测预言一个单独的确定结果。代之，它预言一组不同的可能发生的结果，并告诉我们每个结果出现的概率。国家认可也就是说，如果我们对大量的类似的系统作同样的测量，每一个系统以同样的方式起始，我们将会找到测量的结果为A出现一定的次数，为B出现另一不同的次数等等。国家认可人们可以预言结果为A或B的出现的次数的近似值，但不能对个别测量的特定结果作出预言。因而量子力学为科学引进了不可避免的非预见性或偶然性。国家认可我们都知道，量子世界里存在者固有的不确定性，这对于我们观测者来说是无法避免的。根据海森堡提出的不确定原理可知，一个运动粒子在某一时刻的位置与动量，是不能同时准确给出的。国家认可当我们对粒子的位置进行一次精确测量，会影响到粒子动量的精确测量，而且如果我们把粒子的位置测量的越精确，那么它的动量测量就会变得越不精确；反之亦然，如果我们把粒子的动量测量的越精确，那么它的位置测量就会变得越不精确。国家认可如果有人想试图打破这种固有的不确定性，似乎是徒劳的，不管你把实验用到的观测仪器设计的再怎么精密，这种不确定关系仍然可以显现出来，不确定性的存在与观测系统的精密度无关，它的存在对于观测者来说是不可避免。国家认可不确定性的产生是由于微观粒子的波粒二像性：粒子：E=MC^2波：薛定谔方程式：HFi＝EFiFi：波函数H：能量算符包括动能和势能算符两部分国家认可2.21量的真值truevalueofquantity【VIM2.11】简称真值（truevalue）与量的定义一致的量值。国家认可注：1.在描述关于测量的“误差方法”中，认为真值是惟一的，实际上却是未知的。在“不确定度方法”中认为，由于定义本身细节不完善，不存在单一真值，只存在与定义一致的一组真值；然而，从原理上和实际上，这一组值是不可知的。另一些方法免除了所有关于真值的概念，而依靠测量结果计量兼容性的概念去评定测量结果的有效性。国家认可2.在基本常量的这一特殊情况下，量被认为具有一个单一真值。3.当被测量的定义的不确定度与测量不确定度其它分量相比可忽略时，认为被测量具有一个“基本惟一”的真值。这就是GUM和相关文件采用的方法，其中“真”字被认为多余的。国家认可4.3测量误差measurementerror,errorofmeasurement【VIM2.16】简称误差(error)测得的量值减去参考量值。国家认可注：1.测量误差的概念在以下两种情况均可使用：①当涉及存在单个参考量值，如果用测得值的测量不确定度可忽略的测量标准进行校准，或约定量值给定时，测量误差是已知的。②假设被测量使用唯一的真值或范围可忽略的一组真值表征时，测量误差是未知的。误差和不确定度的对比表误差不确定度量的定义测量结果与真值之差测量结果的分散性、分布区间的半宽。与测量结果的关系针对给定测量结果不同结果误差不同合理赋予被测量之值均有相同不确定度。不同测量结果，不确定度可以相同。与测量条件的关系与测量条件、方法、程序无关，只要测量结果不变，误差也不变。条件、方法、程序改变时，测量不确定度必定改变而不论测量结果如何。表达形式差值，有一个符号：正或负标准偏差、标准偏差的几倍、置信区间的半宽，恒为正值分量的划分按出现于测量结果中的规律分为随机误差与系统误差。按评定的方法划分为A类和B类。两类不确定度分量无本质区别。分量的合成代数和方和根，必要时引入协方差置信概率不存在一般，如需要，可以给出。极限值一般存在从分布理论上说，一般不存在与分布的关系无一般有关按不确定度的定义，对被测量进行一次测量所得结果是否也有不确定度？一次测量所得结果是有不确定度的，虽然，根据一次结果本身是看不出其分散性的,但是,在给定条件下多次重复的结果可以评定任何一次结果的分散性,它适用于任何一个结果.测量不确定度是否就是测量结果的误差限?由于不确定度给出的是被测量的测量结果可以出现的区间,可能存在于各个测量结果中的不同误差构成了这个分散区间。因此，过去曾把测量不确定度定义为：由测量结果给出的被测量的估计值中可能误差的度量。测量不确定度是否是被测量真值所处范围的评定？由于测量结果是被测量真值与该测量结果的误差之代数和，因而，测量不确定度实际上表明了真值可能出现的区间。1984年对不确定度的定义就是：表征被测量值所处的量值范围的评定。按照JJG1001-98《通用计量名词及定义》中，计量学的定义是：“有关测量知识领域的一门学科”。按照国际计量局（BIPM），国际标准化组织（ISO）与国际法制计量组织（OIML）以及国际临床化学联合会（IFCC）、国际现论和应用化学联合会（IUPAC）和国际理论与应用物理学联合会（IUPAP）等七个国际组织联合制订的《国际通用计量学基本术语》（1993年版），计量学被定义为“测量学科”。并在注解中说明：“计量学包括涉及测量理论和实用的各个方面，不论其不确定度如何，也不论其用于什么测量技术领域。”·⒉计量学（metrology)测量的科学。计量学涵盖有关一的理论经与实践的各个方面，而不论测量的不确定度如何，也不论测量是在科学技术的哪个领域中进行的。计量学有时简称计量。