量子基礎
機率幅(probability amplitude)
擲骰子時,你可以直接把機會相加:兩個結果中任一發生的機率,就是它們各自機率之和。量子世界玩的是更奇怪的遊戲。對於某事發生的每一種可能方式,它賦予的不是直接的機率,而是一個更微妙的量,叫做機率幅——而幅並不像普通機會那樣簡單相加。它們可以彼此增強,也可以彼此抵消,就像相互疊加的波。
幅是一個既有大小又有相位的數,很像一列既有高度、又有所處週期位置的波。預測自然如何行事的配方分兩步。第一,把某事件所有不可區分的發生方式的幅加起來。第二,把這個總和的大小平方,得到真正的機率。次序極其重要:先相加、後平方,才讓相位得以干涉。兩條相位錯開的路徑,其幅會相減,於是單獨任一路徑本可允許的結果,在兩條路都開放時反而可能變為不可能。這正是雙縫圖樣的數學核心,暗帶恰恰出現在兩個幅相消之處。
機率幅是粒子物理計算的核心貨幣。每一張費曼圖都是對幅的某一份貢獻的配方;物理學家把一次碰撞或衰變所有發生方式的幅加起來,再把總和平方,以預測它發生的頻率(散射截面或衰變率)。這些幅之間的干涉並非奇異的稀罕事,而是一種例行、可測量的效應,塑造著散射率,並支撐著對標準模型的精密檢驗。核心要點是:在量子物理裡,你先把幅相加,再平方;絕不只是把機率相加。
在雙縫實驗中,暗帶恰好位於經過縫一的幅與經過縫二的幅相互抵消之處——兩種到達某處的方式,可以加出零機率的結果。
先把幅相加,再平方:相位讓可能性相互抵消,而機率永遠做不到。
在量子物理中相加的是幅,而非機率;只有在把總幅平方之後才得到機率,而正是這兩步次序造就了干涉。
又稱
另見