算符與可觀測量

可觀測量

可觀測量是任何你真正能去測量的物理量——粒子的位置、它的動量、它的能量、它的自旋沿某條軸的分量。在量子力學裡,每一個可觀測量都由一個厄米算符來表示,而把抽象的算符與刻度盤上的一個數聯繫起來,正是這套理論做出預言的核心。

當你測量一個可觀測量時,你所能得到的唯一結果,就是它那算符的本徵值。測量之前,態可能是一個沒有單一確定值的疊加態;測量這一動作迫使其中一個被允許的本徵值顯現出來,其機率由量子態所決定。這正是為什麼一個看上去再尋常不過的量,比如能量,對一個束縛系統竟會以一格一格的離散方式出現。

並非每個算符都是可觀測量。要夠資格,算符必須是厄米的,這保證了它的本徵值——也就是可能的測量結果——都是實數,正如任何誠實的儀表讀數所應當的那樣。兩個可觀測量只有在它們的算符彼此對易時,才能同時被測到任意精確;否則,自然界就不允許它們同時擁有確定的值。

measured value ∈ { eigenvalues of the Hermitian operator }

對一個可觀測量的每次測量,得到的都是其算符的某個本徵值——絕不會落在中間。

把一個量稱作可觀測量,並不意味著它總有一個等著被讀出的值。在被測量之前,一個可觀測量可以是真正不確定的,而不只是「我們還不知道」——這一區分正是量子理論的核心所在。

又稱
physical observable可观察量觀測量