王涛
如何理解量子力学?(9)量子关联
2025-10-31 20:36
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           我们看到,在我的博文中,似乎是从一个历史的顺序来谈对于量子力学的理解的。我想说的是,我其实是从量子力学的内在逻辑来谈的,只是我们发现,很奇妙,逻辑的和历史的几乎是一致的。教材中讲解的过程,几乎已经彻底形式化了,这是有很大的问题的。

    我们必须要不断地强调测量这一点(否则在读博期间,我也不会研究后选择量子测量这个方向),因为只有测量结果,才是真实的。但是对于一个理论来说,只有测量结果,是不正确的。我们会引入一些测量以外的对象,但是目的始终是为了说明测量的现象。量子力学是为了解释宏观仪器对于微观世界的测量而引入的,抛开这一点就缺少了真实的含义。

    我这里讲的也就是今天量子力学教材说的东西,只是数学的部分减少了。在这里可能更加凸显了哥本哈根诠释的解释。(当然这不意味这我选择了这个诠释,我的态度可能更加哥本哈根一些,就是有用就行)

    所以,我们区分理论之间的不同,关键要体现在测量中。

    在前边,根据实验的结果,我们引入了这样的一些假设:

    (1)一个宏观仪器对于微观系统的某个物理量的测量,这个测量过程可以用矩阵和算符给出。

    (2)测量位置的算符,和测量动量的算符,是不对易的,满足特定的对易关系。

     我们接着往下说,当我们测量位置的时候,可以假设这个粒子的位置,就是处于不同的位置,所以是经典的。但是当我们测量它的动量的时候,也可以是多个结果。问题就出来了,这是一些经典理论的坚持者,所从来没有意识到,就是这个位置测量的结果,和动量测量的结果,出现了强的关联。什么是强关联的呢?在经典的情况下,即使位置有很多个结果,动量也有很多个结果,这些结果之间,不会存在什么关联,或者有关联但是可以用经典的因果关系可以解释。

     而测量微观世界的关联,是不能用经典的因果关系解释的。

     所以量子力学,不仅要解释这个测量的多个结果,还要解释位置测量和动量测量的多个结果之间的强关联。

     由于有多个结果,所以就会有概率。测量位置的每一个可能的结果x,都有一个概率P(x)。测量动量的每一个可能的结果p,也都有一个概率P(p)。然后我们就会发现,实验上测量的这两个概率,其实是强关联的。

     这个事情,在海森堡的第一篇文章中,其实就是强调的。如果仅仅是一些测量结果,没有什么关联的话,那么这个矩阵的构建,就不会是那个样子的。只是当量子力学出现后,这个结果就被想当然的认可了。

     而再次强调这种强关联的,就是贝尔提出他的著名不等式的时候,我们在后边会遇到的时候进一步讨论。

     

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