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物理是一门实验科学,量子力学以近乎极端的方式提醒了我们这一点。没有什么是真实的,除非我们实施了测量,而测量本身又会决定事物以后的演化初条件。我这样理解(目前所学的)量子力学所干的事:正如相对论对“标尺”、“时钟”的概念进行批判,指出一切信号传播具有有限速度,从而发现很多经典概念(如同时性)的“相对性”一样,量子力学也是基于对概念的批判:其一是对“时间—空间”的一致性的批判,实验显示出“波粒二象”,我们不得不将波和粒子整合考虑。而在一个确定时间,经典图像是波有空间延展性而粒子有确定位置,故而“波粒二象性”实质上就指出了时间—空间一致性的矛盾。其二是对“测量”的批判,量子力学指出了主体的测量对客体的深刻影响,这种影响的实验表现在量子力学体系中表述为一条基本假设:测量将引起波函数的坍缩。从各种论证不确定关系的实验实例可以看出,是“波粒二象性”和 “测量”这两个概念合起来导致了不确定关系,即不确定关系是一种测量的性质。因为我们只能用测量来了解事物,所以总会有不确定关系制约我们对事物的了解。
还有一个关于不确定性关系定量上的小问题。我们知道严格的不确定性关系右边是h/4π 但是索末菲量子化条件中却是用h,在统计物理里的半经典近似中,对象空间量子化时号称用不确定关系,但是却用h作为最小单元体积而不用h/4π,这引起了很多同学们的讨论。最后发现,不确定性关系中当且仅当粒子波函数是高斯型时取得,而这只可能是束缚态。统计物理里的半经典近似中,讨论的是近独立粒子体系,这应该用自由粒子的不确定性关系,即右边是h。实际上,我们在实验中测坐标、动量时一般都是把粒子处理成自由时才测的,所以显然不确定关系ΔpΔx~h会更常用。
总之,我理解,量子力学是一个极其强调实验的科学,它“从实验中来,到实验中去“,它的最基本语言——态矢(波函数)就是一个预言实验观测的一个很”形而上“的东西,可观测物理量可以通过它定义为算符。我们可以讨论态矢所在希尔伯特空间的各种性质,定义其上的各种算符作用等等,从而不知怎么地就让测量等价于波矢对本征矢投影,手法莫名其妙,但与实验结果一对,超级精确!OK!但这个态矢对粒子自个儿又有什么实在性呢?不知道……但是,量子力学又是现代科学的基础,它在解释和预言实验现象上又是迄今最精确的科学。我只好和大多数同学一样,面对这并不美但却实用的量子力学,咕哝着,感慨着,继续纠结思索下去……
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GMT+8, 2024-10-20 03:35
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