纳米材料尺度上的“测不准原理” 

     量子力学已经学完了，能懂的或者说能够记住的知识微乎其微，太复杂的公式让人一开始就不太愿意去接受。可是毕竟也学了这么长时间，虽然不太懂其深奥的公式原理，但其中某些内容还是会留下来点点印象。比如说由Heisenberg提出的“测不准原理”。十九世纪80年代之前，应用经典物理学理论，人们成功地解释了当时发现的一些实验现象。但在十九世纪末，相继发现了一些用经典物理学无法解释的实验事实，经典物理学遭到了无法克服的困难。经典物理学无法解释的代表性实验有黑体辐射、光电效应和氢原子的线状光谱等，这些实验现象的解释导致旧量子论的产生，从而为我们打开了一扇通向微观世界的大门。测不准原理的出现则为我们很好的区分宏观与微观提供了依据，测不准关系式可用于判断哪些物体其运动规律可用经典力学处理，而哪些则必须用量子力学处理。

　　在科学网上看到这样一篇文章《纳米材料其特异性质的应用限制--诺奖石墨烯或不能达到其宏观效》^[1]，其大体内容如下，纳米材料被国内外研究者大量研究，但是对于其明确定义，国内外也是近年才形成的，而纳米材料的定义一般以尺度作为标准，那么对于这些标准的认识能否找到定量的判据,纳米管或线的在多长的长度下可以保持其特异性能,纳米颗粒其特异性能的表现最大尺度又是多少, 本文试图从分子或者晶胞表面占纳米材料所有分子或者晶胞单元总表面积百分率角度，做出定量计算，从而对于纳米材料的定义进行再认识。提出对于每一种纳米材料用三维尺度定义应当是稍各有不同的观点,计算还表明,纳米颗粒的高比表面性能会随着其尺度的增大而发生减小,而纳米线和管若由单和双两层分子或原子层组成时,其高比表面性能却可以保持到其自身延伸到很长的长度，但是随着长度延伸或者发生管线的叠加形成块状体器件，由于其分子和晶胞结合界面所占比例在增大，而与外界如空气接触的界面减少，最终纳米特异性只会保持到一定尺寸，纳米材料也许根本无法保持其特异性超过很大尺寸，所以最大纳米材料只会达到十几微米级别。

    作者提到这些观点颇有争议，且有关的文章也正在修改中，我们暂且不去考虑作者观点的正确与否，单纯从经典力学遇到的瓶颈到量子力学的产生再到测不准原理的出现这个过程发展角度来看，在纳米材料尺度的区分上是不是也能用一个测不准关系式来判断呢？测不准原理关系在宏观体系中也适用，只不过是测不准量小到了可忽略的程度，那么在区分纳米材料与宏观材料的时候也许也能找到一个能适用这两种材料的计算公式，只不过在宏观材料中，这种“测不准关系”可以被忽略罢了。

    上述观点仅代表个人的一些想法，拍砖请轻拍，至于区分纳米材料与宏观材料的“测不准关系式”到底会是什么样子，那已不是我所研究的范畴，还有待各位去研究...

[1]  http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=374017