波函数坍缩是什么意思?

如题所述

当人们说“波函数坍缩”时,这意味着他们不理解量子力学是如何运作的。但这没关系,因为没有人真正理解它。

首先,如果你不知道什么是量子态,请阅读这里的答案:用外行人的话说,什么是量子态?

既然我们已经解决了这个问题,让我们考虑一些量子态|ψ⟩。让我们用非相对论量子力学,因为那会让事情简单得多。量子态的时间演化由著名的薛定谔方程给出:

i∂∂t|ψ⟩=H|ψ⟩

这里,i是虚单位(i2=−1),t是时间参数,∂/∂t是对时间的导数,H是哈密顿量,就我们的目的而言,可以简单地定义为“薛定谔方程右边的东西”。

因此,自从我们的量子态|⟩ψ被创建以来,它一直遵守上述方程。直到某个邪恶的“观察者”决定测量我们无辜的量子态。在那个时候,一件奇怪的事情发生了。量子态的演化不再由薛定谔方程决定;相反,我们看到了以下内容。

首先,我们的量子态被分解成我们邪恶的观察者决定测量的特定量的特征态的叠加。如果这个量是能量,那么我们可以这样写:

首先,我们的量子态被分解成我们邪恶的观察者决定测量的特定量的特征态的叠加。如果这个量是能量,那么我们可以这样写:

|ψ⟩=∑nan|En⟩

其中En是能量可能具有的不同值,an是与每个En相关的概率振幅,这意味着我们的恶意观察者将以|和|2的概率测量En的能量。

到目前为止,我们可怜的量子态还没有发生什么不好的事情;我们所做的仅仅是在特征态的特定基础上展开它,这只是一个数学操作,不会伤害任何人。就像把4写成22;这只是两个不同的数学符号,意思完全一样。

但现在,我们这位恶毒的观察者的邪恶终于大白于天下。你看,一旦观察者测量我们微弱的量子态,它就“神奇地”不再是特征态的叠加了。作为测量行为的结果,它被我们的观察者猛烈地切割,只有一个特征态幸存于这个野蛮的行为。数学上是这样的:

|ψ⟩⇝|En⟩

如前所述,这种情况发生的概率是|和|2。但是这是什么奇怪的转换⇝导致我们国家的“崩溃”成一个态下吗?薛定谔方程当然与此无关;还有别的东西决定了我们州的时间演变。其他的特征态都到哪里去了?这个神秘的机制如何“知道”只选择一个特定的特征态,并通过它的指定概率来做到这一点呢?这个转变是瞬间发生的,还是需要一定的时间?如果是,是什么决定了持续时间?为什么“崩溃”是一个不可逆转的过程?为什么我们状态的时间演化(根据薛定谔方程)突然停止连续,“跳跃”到另一种状态?


最重要的是,“波函数坍缩”是真实存在的吗?还是仅仅是对一种现象的“特殊”解释,这种现象也许可以用一些更容易理解的机制来更好地解释,比如量子退相干,近几十年来这种观点已经成为主流?

所有这些问题,以及其他许多问题,都是量子力学中臭名昭著的测量问题的一部分。针对这个问题有很多解决方案;这是我们首先需要解释量子力学的主要原因。

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波函数坍缩究竟是什么意思
波函数坍缩是量子力学中的一个基本概念,指当对一个具有多个可能状态的系统进行观测或测量后,系统从各种可能状态中选择一种被观测或测量,并立即转化为只有这种状态的确定态。此刻,系统原来的所有可能状态的波函数即发生坍缩(collapse),结束了其超出确定态的可能性。这个过程被称作波函数坍缩。例如,在...

波函数坍缩通俗理解
1. 波函数坍缩是量子力学中的一个概念,描述的是量子系统由可逆状态转变为不可逆状态的过程。2. 这一过程可以被看作是一个不可逆过程的逆向。3. 理论提出,宏观测量仪器处于热力学上的稳定状态,当受到微观系统的扰动时,会朝着更稳定的状态发展。4. 这种发展最终导致测量结果呈现出确定性。

波函数的坍缩是一个熵减的过程吗?
波函数的“坍缩”这一概念在量子力学中存在分歧,但本文采用的定义指的是一个纯态系统在经过某种观察后转化为一个本征态的概率过程。在这个过程中,熵增(冯诺依曼熵)是一个必然现象,因为从纯态向混合态的演化是熵增的过程。直观上,从一个已知精确量子态转变为一个概率性的混合态,即增加了系统的不...

波函数坍缩通俗理解
波函数坍缩其实就是某个量子系统从可逆过程变成不可逆的过程,坍缩的本质就是一个不可逆过程。该理论认为宏观上的测量仪器处于一种热力学上压稳定状态,在受到微观系统扰动之后,会向稳定态演化,从而导致测量结果的确定性。

波函数坍缩简介
在微观世界中,一个引人注目的现象是波函数的坍缩。这个概念源于物质的波粒二象性,即微观粒子既表现出粒子性,又展现出波动特性。例如,电子在空间中的分布并非确定的点,而是以概率的形式存在,我们用一个数学函数,即波函数来描述这种不确定性。这个函数可以类比为一个骰子,代表了多种可能的结果。当...

波函数坍塌是什么意思
波函数坍缩是指量子力学体系与外界发生作用后,波函数发生突变,变为一个或几个本征态的线性组合的现象。这种现象可以解释为何在单次测量中物理量的值是确定的,而在多次测量中,每次测量值可能有所不同。在某些量子物理理论中,波函数的坍缩是量子系统遵守量子物理定律的两种方式之一。波函数坍缩的真实性...

波函数坍缩详细说明
波函数的坍缩过程,从一个宏观的角度来看,可以理解为从一个叠加态向可能的结果状态的一种自发选择,这在某种程度上符合最大熵或最大信息量的原理。当我们试图测定粒子的动量时,粒子并不局限在特定的动量本征态,它可能处于一系列动量本征态的叠加状态,这些本征态共同构成了希尔伯特空间的一组完备基矢。...

谁能给我讲讲波函数坍缩
波函数坍塌就是指,微观粒子的状态可以用波函数来表示,量子的波函数是概率波,在没有观察者的情况下,只能说这个粒子有a%的可能性在A点,b%的可能性在B点。如果,有观察者时,粒子的可能性就坍缩了,要么确定在A点,要么就确定在B点。

波函数坍缩表达爱吗
你这波函数总会坍缩。如果我们的对易子不为零,那么我愿意退出,简单来说就是喜欢你,波函数坍缩(量子理论学术语) 坍缩的波函数代表确定性 对易子(一般指交换子)不为零说明两个数不对易 例{F,G}=FG-GF 若{F,G}=0 则F和G对易 若{F,G}\/=0 则F,G不对易 简单来说他喜欢你 ...

波函数的坍缩
波函数坍缩是一个概念上的误解。实际上,波函数的坍缩并未被科学界证实为物理过程,目前没有物理学家能够给出准确的数学描述。波函数的坍缩之所以被提及,主要是因为麦克斯韦方程和薛定谔方程中的波函数表现出弥散或发散特性。理论上,波函数会扩散至整个空间并随距离衰减,然而实验中观察到的是光子或电子的...

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