首页 >
客观坍缩理论
✍ dations ◷ 2025-04-26 13:17:25 #客观坍缩理论
在量子力学里,客观坍缩理论(objective collapse theory)倚靠修改含时薛定谔方程来建构一种促使波函数坍缩的机制。薛定谔方程具有决定性、可逆性与线性,而波函数坍缩是一种随机性、不可逆性与非线性过程,因此,薛定谔方程无法描述波函数坍缩的现象。但有些物理学者认为,假若能够按照客观坍缩理论(在这里简称为坍缩理论)将薛定谔方程加以修改,将随机性与非线性项添入薛定谔方程,或许修改后的薛定谔方程能够正确地描述波函数坍缩过程。:347-354:第5节薛定谔方程的线性性质允许宏观物体自然地处于几个不同量子态的叠加态,但是,在大自然里,从来没有观察到这种怪异的现象,宏观物体永远都会在空间占据着某个明确位置。假设将处于叠加态的物体从微观尺度增大至宏观尺度,则伴随的干涉图案会逐渐消失。根据哥本哈根诠释的波函数坍缩假说,在观察动作之后,叠加态会坍缩为可观察量的几个本征态之中的一个本征态,而坍缩至任何一个本征态的概率遵循玻恩定则。可是,薛定谔时间演化与波函数坍缩是两种相互矛盾的过程,没有任何理论给出薛定谔时间演化过程终止的时间与波函数坍缩过程开始的时间。为了解决这难题,物理学者发展出坍缩理论。对于微观物理行为与宏观物理行为、以及在这两种尺度之间的波函数坍缩现象,坍缩理论都能够给出解释。:第3节:引言坍缩理论有两个重大局限,一是它采用的是一种现象方法来解决量子力学的一个基础问题,即使这现象方法在未来能够获得肯定,物理学者仍旧不知道其机制为何。二是对于坍缩理论的相对论性推广遇到艰难阻碍,这困境直到最近才获得显著进展,令人振奋的是,从这进展可以预期,原则上在不久的将来应该可以达成目标。:引言在各种坍缩理论之中,最为人所知的范例为坍缩理论揭示出一种新方法来克服量子力学所面临的困境,即量子理论必须包容两种不一致的动力学演化方式。坍缩理论展现出统一微观过程与宏观过程的理论所必须拥有的特色。与大多数量子力学诠释不同,坍缩理论具有可证伪性,因此可以做实验检试其正确性,检试其与量子力学之间的分歧。:引言坍缩理论试图修改含时薛定谔方程,促使它能够以同样机制主导微观过程与宏观过程。最初,这努力并未获得成功,这是因为两个严重问题::第5节原版坍缩模型指的是最早出现的有效解决这两个问题的模型,又称为量子力学自发定域模型(英语:quantum mechanics with spontaneous localization model),简写为QMSL模型。这简单模型可以展示出坍缩理论的中心特色。这模型假定位置为普适优化基,所有不同定域位置的叠加态都应该被压抑,因此,物理系统的基本组分在随机时间与适当位置会发生随机与自发的定域事件,称为“打击”或“跳跃”。设想由
N
{displaystyle N}
个可分辨粒子所组成的系统,标记其波函数为
ψ
(
q
1
,
q
2
,
…
,
q
N
)
{displaystyle psi (mathbf {q} _{1},mathbf {q} _{2},dots ,mathbf {q} _{N})}
;其中
q
i
{displaystyle mathbf {q} _{i}}
是粒子
i
{displaystyle i}
的位置。假若粒子
i
{displaystyle i}
在位置
x
{displaystyle mathbf {x} }
遭受到一个打击,则波函数会立刻变为其中,
G
(
q
i
,
x
)
=
K
e
(
q
i
−
x
)
2
/
(
2
d
2
)
{displaystyle G(mathbf {q} _{i},mathbf {x} )=Ke^{(mathbf {q} _{i}-mathbf {x} )^{2}/(2d^{2})}}
是高斯函数,
d
{displaystyle d}
是定域准确度,
K
{displaystyle K}
是归一化常数。打击发生在位置
x
{displaystyle mathbf {x} }
的概率密度为所以,在位置
x
{displaystyle mathbf {x} }
找到粒子
i
{displaystyle i}
的概率越大,则粒子
i
{displaystyle i}
在位置
x
{displaystyle mathbf {x} }
遭受打击的概率越大。打击发生的时间遵守泊松分布,平均频率为
f
{displaystyle f}
。QMSL模型有两个参数:定域准确度
d
{displaystyle d}
与平均定域频率
f
{displaystyle f}
分别是参数。它们的数值大约为采用这参数,微观系统通常会每一亿年发生一次定域事件,而宏观系统则通常会每
10
−
7
{displaystyle 10^{-7}}
秒发生一次定域事件。原版坍缩模型(QMSL模型)有一个严重缺点,即它无法处理全同粒子案例,这是因为它并未将对称性或反对称性纳入考量。为了克服这缺点,必须对这模型做出重大修改,从而导致出一种崭新模型,称为连续自发定域模型(英语:continuous spontaneous localization model),简称“CSL模型”,是吉安卡罗·吉拉迪(英语:GianCarlo Ghirardi)、菲利浦·泊尔(英语:Philip Pearle)与阿尔伯特·里米尼(英语:Alberto Rimini)共同于1990年提出的模型。:第6节由于坍缩理论提出的演化方式不同于薛定谔方程的演化方式,做实验可以检试到底哪种理论比较正确。但是,量子退相干的效应与坍缩理论的预测很相似,量子退相干能够解释为什么无法观测到宏观物体的干涉图样,但它无法解释波函数坍缩。假若能够设计出一种实验,其所产生的量子退相干效应非常微小,而按照坍缩理论又会发生波函数坍缩,则可核对坍缩理论的正确性。由于坍缩理论需要涉及到很多粒子才能显示出其效应,而粒子越多,则量子退相干效应也越强劲,因此,必须防止系统被量子退相干,必须将系统孤立隔离,不与环境发生相互作用。:353-354截至目前为止,能够呈现介观干涉或宏观干涉的实验仍旧未达到检试坍缩理论的程度。以下列出几个检试坍缩理论的实验:随着科技发展突飞猛进,实验验证坍缩模型的可行性应该只是时间上的问题。根据多世界诠释,每一个孤立系统都可以用波函数来代表,整个宇宙也可以用波函数来代表,波函数不会坍缩,在对于系统作测量之后,所有可能的结果都各自属实,每一个结果都分支为一个真实世界。坍缩理论与多世界诠释完全对立。坍缩理论主张,波函数坍缩的过程会结束波函数的分支动作,从而删除未观察到的物理行为。:336ff根据哥本哈根诠释,波函数并不能在量子层次给出系统的物理实在,波函数只是人们对于物理系统所知悉的最大信息,对于测量物理系统,波函数可以用来估算在测量后可能获得的每一种结果的概率,通过这测量过程,人们对于物理系统所知道的信息会经历非连续性跳跃,因此波函数也可以进行非连续性坍缩。:第13节坍缩理论与哥本哈根诠释不同,坍缩理论是一种实在诠释(英语:realist interpretation),波函数直接地与量子态相关,当几个波函数的线性叠加因坍缩而概率性地变成其中一个波函数时,相关的量子叠加态也会约化为对应的量子态,在这过程中,坍缩的发生可能是因为物理系统与环境相互作用,也可能是因为观测的动作,坍缩的发生并不需要特别存在有观察者的角色。:347
相关
- 气溶胶气悬胶体(aerosol;又称 气溶胶、烟雾质),是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体介质中形成的分散体系,其中颗粒物质则被称作悬浮粒子,其粒径大小多在0.01-10微米之间,根据其生成原因
- 早发性射精早发性射精(英文:Premature ejaculation)俗称早泄,是指进行性行为时男性射精过早,医学上指是阴茎于插入阴道(阴道内射精延迟时间)或肛门一分半钟内射精。现在更多医生愿意从女性角
- 雌二醇雌二醇(Estradiol,E2)是卵巢分泌的类固醇激素。是主要的雌性激素,负责调节女性特征、附属性器官的成熟和月经-排卵周期,促进乳腺导管系统的产生。雌二醇等雌激素的血清浓度在月经
- 普斯科夫州普斯科夫州(俄语:Псковская область,罗马化:Pskovskaya oblast)靠近爱沙尼亚和拉脱维亚边境,是俄罗斯联邦主体之一,隶属于西北部联邦管区。面积55,300平方公里,人口
- TeOsub2/sub二氧化碲化学式TeO2,是一种白色固体,加热变黄。其有两种晶型,无色四面体结晶的副黄碲矿是四方晶系的α-TeO2,黄色的单斜矿石黄碲矿是β-TeO2。对于二氧化碲性质的研究多基于α-T
- 160110 数学 120 信息科学与系统科学 130 力学 140 物理学 150 化学 160 天文学 170 地球科学 180 生物学210 农学 220 林学 230 畜牧、兽医科学 240 水产学310
- 黑森黑森州 (德语:Hessen)是德国的一个联邦州,首府为威斯巴登,州内第一大城市为法兰克福。详见黑森大公国以及拿骚公国。黑森州与北莱茵-西发里亚州、下萨克森州、图林根州、巴伐利亚
- 水路里程这是一个各国水路总里程列表,大部分数据基于2009年5月的世界概况。数据中“水路”的定义包括可航行的河流、运河及其他内陆水体。
- 孙文越飞宣言《孙文越飞宣言》,简称《孙越宣言》,是孙中山与苏联外交部副部长越飞1923年1月16日于上海见面,商谈中俄两党合作问题后,于1923年1月26日所共同发表之宣言。主要内容包括共同努力
- 气球气球(法语、德语:Ballon、英语:Balloon)是一种用来填充气体的囊状物。具有实用性,用被作载具的气球被称作航空气球,而小型的气球则常被用作装饰品和玩具。本文讨论的内容主要是作