什么是不确定原理？

　　不确定原理（英文uncertainty principle，也称“测不准原理”）是由德国物理学家沃纳·海森堡（Werner Heisenberg）于1927年提出；这个理论是说，你不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度，粒子位置的不确定性，必然大于或等于普朗克常数（Planck constant）除以4π（ΔxΔp≥h/4π），这表明微观世界的粒子行为与宏观物质很不一样。

　　众所周知，力学是研究物体运动普遍规律的物理学分支；它是物理学的最基本分支，又是最基础学科。在20世纪初的年月里，人们逐渐认识到公认的力学定律不能描写极其微小物体如原子和亚原子粒子的行为；他们对此感到迷惑不解，忐忑不安，因为公认的定律应用于宏观物体（即比个体原子大得多的物体）时是白璧无瑕，完美无缺的。于是海森堡为了解决这一问题，提出了反映粒子运动的不确定原理。

　　不确定原理表明：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。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），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；以及量子力学的基本关系，是物理学中又一条重要原理。

　　根据不确定原理，当测得相对准确的坐标时，动量就会不再准确，动量取值弥散。例如，希格斯玻色子（英文Higgs boson）在粒子物理学里，它的标准模型是一种被广泛接受的框架，可以描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子；除了引力以外，它还可以合理解释这世界中的大多数物理现象。2013年，大型强子对撞机（LHC）的物理学者已确定发现希子，这发现强烈支持某种希格斯场弥漫于空间。

　　在不确定原理的最新研究中，LHC紧凑渺子线圈（CMS）国际合作组对希格斯玻色子的质量分布——“宽度”作了迄今最精确测量：3.2兆电子伏特。这与标准模型预测一致，但比此前测量更精确，此前测量仅指出其宽度必须小于9.2兆电子伏特。CMS团队希望2026年获得对撞机第三轮运行后的数据，改进其计算，更深入地揭示希格斯玻色子的“庐山真面目”。

　　文/高伟光（作者单位：华南理工大学电子与信息学院）