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[科普中国]-玻恩定则

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在量子力学里,玻恩定则是一个基础公设,由原本提出这定则的物理学者马克斯·玻恩而命名。它给定对量子系统做测量得到某种结果的概率,它与海森堡测不准原理将概率的概念引入量子力学,因此使得量子力学展现出其独特的非决定性质。物理学者做实验尚未发现任何违背玻恩定则的量子行为。

简介在量子力学里,玻恩定则是一个基础公设,由原本提出这定则的物理学者马克斯·玻恩而命名。它给定对量子系统做测量得到某种结果的概率,它与海森堡测不准原理将概率的概念引入量子力学,因此使得量子力学展现出其独特的非决定性质。物理学者做实验尚未发现任何违背玻恩定则的量子行为。

物理学者试图从其它假定推导出玻恩定律,但结果都不具强而有力的说服力。例如,有些物理学者声称从多世界诠释可以推导出玻恩定律,但他们给出的导引被批评为循环论证。葛立森定理对于玻恩定则的形式给出数学线索,但并没有对于其概率行为显示出物理曙光。

沃杰克·祖瑞克倚赖系统与环境之间的量子纠缠引起的环辅不变性(环境辅助不变性,environment-assisted invariance)来推导出玻恩定则。在这里,环境扮演了促使概率出现的关键角色。这也意味着祖瑞克的方法只适用于开放系统。不论如何,这是一种充满想像力的点子,很具有未来发展的潜能。1

概述离散值谱假设对于量子态为 的某量子系统测量可观察量O,而对应于可观察量O的厄米算符 ,其值谱为离散的,所含有的本征值与对应的本征态分别标记为

玻恩定则阐明,获得测量值 的概率为

连续值谱假设对于量子态为 的某量子系统测量可观察量X,而对应于可观察量X的厄米算符 ,其值谱为连续的,所含有的本征值与对应的本征态分别标记为

玻恩定则阐明,获得测量值的概率为

历史马克斯·玻恩最先于1926年发表论文提出玻恩定则。在这篇论文里,玻恩解析了一个散射问题的薛定谔方程,由于受到阿尔伯特·爱因斯坦在光电效应研究的启发,玻恩在一个角注里总结,玻恩定则对于解答给出唯一可能的诠释。1954年,因为“在量子力学领域的基础研究,特别是对波函数的统计学诠释”,玻恩与瓦尔特·博特共同荣获诺贝尔物理学奖。约翰·冯·诺伊曼在他的1932年著作《量子力学的数学基础》里阐明谱理论应用于玻恩定则的论述。2

参阅量子测量

量子退相干

本词条内容贡献者为:

王海侠 - 副教授 - 南京理工大学

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