[科普中國(guó)]-玻恩定則

在量子力學(xué)里，玻恩定則是一個(gè)基礎(chǔ)公設(shè)，由原本提出這定則的物理學(xué)者馬克斯·玻恩而命名。它給定對(duì)量子系統(tǒng)做測(cè)量得到某種結(jié)果的概率，它與海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理將概率的概念引入量子力學(xué)，因此使得量子力學(xué)展現(xiàn)出其獨(dú)特的非決定性質(zhì)。物理學(xué)者做實(shí)驗(yàn)尚未發(fā)現(xiàn)任何違背玻恩定則的量子行為。

簡(jiǎn)介在量子力學(xué)里，玻恩定則是一個(gè)基礎(chǔ)公設(shè)，由原本提出這定則的物理學(xué)者馬克斯·玻恩而命名。它給定對(duì)量子系統(tǒng)做測(cè)量得到某種結(jié)果的概率，它與海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理將概率的概念引入量子力學(xué)，因此使得量子力學(xué)展現(xiàn)出其獨(dú)特的非決定性質(zhì)。物理學(xué)者做實(shí)驗(yàn)尚未發(fā)現(xiàn)任何違背玻恩定則的量子行為。

物理學(xué)者試圖從其它假定推導(dǎo)出玻恩定律，但結(jié)果都不具強(qiáng)而有力的說服力。例如，有些物理學(xué)者聲稱從多世界詮釋可以推導(dǎo)出玻恩定律，但他們給出的導(dǎo)引被批評(píng)為循環(huán)論證。葛立森定理對(duì)于玻恩定則的形式給出數(shù)學(xué)線索，但并沒有對(duì)于其概率行為顯示出物理曙光。

沃杰克·祖瑞克倚賴系統(tǒng)與環(huán)境之間的量子糾纏引起的環(huán)輔不變性（環(huán)境輔助不變性，environment-assisted invariance）來推導(dǎo)出玻恩定則。在這里，環(huán)境扮演了促使概率出現(xiàn)的關(guān)鍵角色。這也意味著祖瑞克的方法只適用于開放系統(tǒng)。不論如何，這是一種充滿想像力的點(diǎn)子，很具有未來發(fā)展的潛能。1

概述離散值譜假設(shè)對(duì)于量子態(tài)為 的某量子系統(tǒng)測(cè)量可觀察量O，而對(duì)應(yīng)于可觀察量O的厄米算符 ，其值譜為離散的，所含有的本征值與對(duì)應(yīng)的本征態(tài)分別標(biāo)記為 與 ， 。

玻恩定則闡明，獲得測(cè)量值 的概率為

連續(xù)值譜假設(shè)對(duì)于量子態(tài)為 的某量子系統(tǒng)測(cè)量可觀察量X，而對(duì)應(yīng)于可觀察量X的厄米算符 ，其值譜為連續(xù)的，所含有的本征值與對(duì)應(yīng)的本征態(tài)分別標(biāo)記為與，。

玻恩定則闡明，獲得測(cè)量值的概率為

歷史馬克斯·玻恩最先于1926年發(fā)表論文提出玻恩定則。在這篇論文里，玻恩解析了一個(gè)散射問題的薛定諤方程，由于受到阿爾伯特·愛因斯坦在光電效應(yīng)研究的啟發(fā)，玻恩在一個(gè)角注里總結(jié)，玻恩定則對(duì)于解答給出唯一可能的詮釋。1954年，因?yàn)椤霸诹孔恿W(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究，特別是對(duì)波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)詮釋”，玻恩與瓦爾特·博特共同榮獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。約翰·馮·諾伊曼在他的1932年著作《量子力學(xué)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)》里闡明譜理論應(yīng)用于玻恩定則的論述。2

參閱量子測(cè)量

量子退相干

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

王海俠 - 副教授 - 南京理工大學(xué)