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量子力学标准诠释再总结

已有 600 次阅读 2021-5-16 10:41 |个人分类:量子力学|系统分类:科研笔记

量子力学从波的角度理解物理世界。其中的波,就是物质波。在量子力学语境中,量子都是理想波,即扩展到全空间,并理想相干,也就是任意两点之间相位差只依赖于两点之间的距离。理想波的全空间属性即其全局性。现实世界中,不存在理想的量子,所有物质都是不理想的量子。

任何基本物理量,如空间,时间,电势,磁场,角动量,及其分量,都是连续变化,可微分的。这是所有微分形式基本物理方程的基础,包括薛定谔方程和拉格朗日量。

粒子没有实物,不存在点粒子,是能量在空间的表达形式,或者说,是能量对空间的扰动。基本粒子表,及由基本粒子构成的复合粒子,是空间的一些稳定或本征扰动模式,比如电子。不能单独存在的基本粒子,即夸克,是对扰动一部分的描述,类似磁南极,磁北极这样的概念。粒子的基本属性由基本相互作用,也就是空间的性质决定。任何一个粒子都是所有空间点参与的集体模式,而所有空间点的性质都是一样的。

形式上,薛定谔方程是量子波的扩散方程,扩散系数为虚数。方程与基本相互作用无关,只反映了势函数(包括边条件)对波的限制,或者说,一定能量下,势函数将产生什么样的本征波动。全空间的条件都对本征函数有贡献。薛定谔方程默认相互作用传递不需要时间。在电磁相互作用情况下,就是光速无穷大。真实场景下,本征波动是全空间所有限制条件不断反馈产生的。限制条件由基本相互作用和物质分布决定。对于广谱的波动源,本征频率振动加强,其它频率很快衰减。薛定谔方程的解,可以理解为任意位置广谱波源无限扩散的结果,是波动无限演化的极限,也就是各种本征波。

薛定谔方程的解,即量子波函数,是真实的波,其振幅模方是能量密度。

由于不存在点粒子,所谓波粒二象性,是波动被粒子性事件测量,或者波与局域物质相互作用的结果。比如碘化银胶片的感光。银离子一直都在争夺附近的电子,光引起附近的电子扰动。光强度大的位置,电子有更大的可能性离开原来位置,被银离子俘获,银离子还原成稳定的银原子。即使没有光,这一过程也会发生。但是光的出现,会影响银离子的还原图案,反映光强分布。粒子波的情况类似,粒子运动激发附近的电磁场,形成一定场强分布,干涉图案反映了激发的场强分布,而不是粒子的落点。

束缚微观系统中,能量,角动量等物理量的量子化是本征态的不连续性带来的。能量和角动量本身并不是量子化的。束缚系统的本征态是不连续的,对应分立的能级和角动量。由于本征态是优势振动态,系统集中处于本征态上,所以看到的能级和角动量是不连续的。

量子态的叠加性来自于波的叠加性。

理想状态下,所有的量子态都是全局的。对量子态的哥本哈根测量只存在相关,没有因果。因为量子本征态的建立过程中,因果性已经在多次反馈中消失。量子态是全局条件的果,反映的是全空间的信息,而不是某一次瞬时相互作用(或者叫干扰,信号,测量)的后果。把量子态的全局性叫做非局域性,并认为量子不遵守局域性原理,即量子纠缠概念,是对量子理论的误读。所有量子态都是自我纠缠,或者说与全空间条件纠缠的。

在非理想状态下,量子性由量子波的相干性范围决定。

物质也不能与其所处位置的背景电磁辐射环境剥离。

哥本哈根诠释中定义的测量是对量子态的随机取样,测量前后状态不连续。测量的基本物理过程是相互作用。基于相互作用的测量,会影响原来的物理系统,因此无法准确获取原系统的信息。由此可以得出,基于测量(观察)的实在是相对的。

牛顿认为世界是决定论的,哥本哈根诠释认为世界是随机的,标准诠释认为世界是相对决定论的。因为实在是相对的,永远无法准确了解任意时刻世界的全部信息,所以也无法计算出未来会发生什么。越宏观,越可预测,越微观,越不可预测。




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1 朱林

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