量子力学=粒子理论？量子波函数或许没有想象中那么神秘

快来打我* 2023-01-01 07:51 115阅读 0赞

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图源：unsplash

物质的微小成分包括夸克、光子、电子等。量子力学充其量是粒子理论。量子还描述许多我们日常所见的现象，例如光偏振和永磁体。超冷超流体和超导体等一些奇异现象也要靠量子描述。

即使没注意到微小的粒子，你也一定会碰到现实世界中的量子力学。所有对现实的量子描述都包含一个共同元素——波函数。

波函数是对事物可能性的描述，而不是必然性。它描述粒子可能出现的位置以及出现的概率。

实际上，波函数是状态向量，必须将该波函数与其另一个副本相组合才能获得概率。因此，在数学上，波函数的平方才代表概率。但其实波函数本身更有用，因为它是对粒子的完整描述，包括所有你可能想要测量的数据。

波函数通常“看起来像”波，但实际上它是用来描述粒子的。这是波/粒二象性的一部分。

许多物理学家认为波函数像所有概率分布一样，为数学提供了便利。波函数只负责对在特定位置或特定状态下发现粒子的可能性进行建模。至于粒子本身，谁知道它实际是什么？

对于玻姆力学的拥护者来说，波函数是真实存在的东西，它还引导着另一样真实存在的东西，即粒子。因此，波函数就像是一股幽灵之力，告诉粒子要去哪里。

那些相信量子力学“多世界”解释的人将波函数视为对无数个世界的描述，每个世界都包含自己的粒子副本。还有一些人将波函数视作仅具有一个实际现实的潜在现实，或者将其视作实际现实，只不过其中大部分都被隐藏了。

最后两种情况可能需要解释一下。在第一种情况下，波函数描述了所有可能存在的现实。通过某种神秘的过程，其中一个现实被选为我们测量的“真实”现实。只有当我们测量时，波函数才会释放潜能，但这些潜能从来都不是真实的。

在第二种情况下，波函数带有所有可能的现实，这些现实都是真实的，但由于某种原因，只有一个通过某种神秘的筛选后被我们看到了。

另一些人则说这完全是胡说八道，波函数只是一个概率描述，根本不带有任何现实色彩。一致性历史就能说明这一点。一致性历史意味着你需要选择一个框架，随着时间的推移借助这个框架从所有可能性中随机选择真实的事物。这个框架要保持所有内容一致。

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图源：AlexandreGondran （CC-SA 4.0）

另一个是Lindblad主方程，它指出我们使用了100年的薛定谔方程是不完整的。Lindblad主方程差不多可以解决这个问题，但要使宇宙从根本上讲是随机的。Lindblad主方程是一种对薛定谔方程可能的归纳，但也还有其他可能的归纳。

我只是简单地了解了各种不同的解释以及令人眼花缭乱的变体说法。波函数确实是物理学与形而上学相契合的地方，并试图回答这个问题：什么是真实的？

如果这一切令你困惑，那是因为它本身就是如此。我们不知道波函数到底是什么。当今最具效力的科学方法认为波函数是一种对粒子状态的数学描述。它为我们提供了实验和预测所需的所有信息。而且，在预测方面，我们无法做得比波函数更好。限制不在于我们的探测能力。波函数对粒子的运动至关重要。

和其他概率分布一样，波函数告诉我们数学期望，但是我们对基础物理学并不像对经典的概率分布那样了解。例如，对于布朗运动这样的经典现象，即悬浮在气体或流体中的粒子的随机运动，我们知道随机性来自于我们看不到的粒子（分子）相互碰撞，形成我们可以看见的更大粒子（例如，一粒花粉）。

概率分布用来描述这种随机性，但不清楚所有小颗粒的精确运动。不过，我们知道粒子是如何单独运动的，即便我们无法预测。

在量子物理学中，随机性似乎是建立在宇宙结构中的。尽管处于真空中，没有暴露在其他粒子前，粒子仍遵循随机路径。当没有其他粒子时，这个粒子也像在与其他粒子相互作用。确实，它的行为就像正在与自身的副本相互作用一样，波状概率分布证明了这一点。

同样，这种随机性似乎可以追溯时间或跨越光年，并带有神秘的纠缠现象，其中两个可单独测量的粒子共享一个波函数。

我的直觉是颗粒确实像悬浮在液体中的花粉颗粒。只是，它们没有撞到周围的随机的、不可见的粒子，而是撞到了另一个维度上的随机的、不可见的粒子和场。

我的理论是，波函数在第五维的不同点描述了同一粒子的许多历史。因此，粒子确实受到了来自我们看不见的随机影响的“洗礼”。他们的的确改变了自己的历史以相互回应，跨越了光年。

实际上，这表明量子力学的原理与经典的布朗力学完全相同，只是它们没有在时间上移动，而是在第五维上移动。它们不是圆形的小颗粒，而是围绕着时间的流逝而成串的。

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图源：unsplash

随着宇宙扩展到第五维，历史在波函数中包含的各种可能性中不断发展。因此，对我来说，波动函数描述了一组历史记录（就像理查德·费曼对历史数学的求和一样），但是，费曼的描述不像是解释，更像是一种数学工具。与他的描述不同，我的理论在另一个空间维度方面，提供了对波函数的描述。我们仅测量一个现实，因为一个时期里仅存在一个现实，但是多个时期里可以有多个现实存在。

因此，我对波函数的态度是，它是对统计现实的描述，就像布朗运动的概率分布一样，但它不是“真实的事物”。各个粒子的历史是真实的，它们都存在于第五维的不同点。

这在很大程度上取决于对宇宙的描述，宇宙将大爆炸建模为冲击波扩展到第五维。这种冲击波可以将量子理论描述为经典的5D力学。粒子不是点，而是会摆动和振动的长串，与第五维中所有不可见的粒子相撞，就像花粉粒子撞击到气体分子或水分子一样。

知道了波函数是什么，但是要证明它还需要继续研究。在那之前，没有人真正知道波函数是什么。

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编译组：贺丹、李倩

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