量子力學一:形式體系
波函數塌縮(wavefunction collapse)
在你觀看之前,一個量子系統可以同時是許多可能性的疊加;在你測量的那一瞬,你只找到恰好一個。波函數塌縮(wavefunction collapse)就是這種從瀰散疊加突然跳到單一確定結果的名稱。它是形式論中概念負荷最重的一環,也是測量問題(measurement problem)的核心。
精確的陳述是投影設準(projection postulate)。若你對 |psi> 測量可觀測量 A 並得到本徵值 a_n,態會瞬間被替換成(投影到)對應的本徵態 |a_n>,並重新歸一化。這個更新是不連續的、機率性的(結果由波恩定則選出)、且非么正的——它與測量之間由薛丁格方程給出的平滑、決定性、么正演化形成尖銳對比。這也是為什麼立刻重測會重現同一個值:態此刻已經是一個本徵態了。
本質上的誠實:塌縮是一條設準,而它究竟是什麼,仍取決於詮釋、懸而未決。哥本哈根詮釋(Copenhagen interpretation)視它為真實的物理過程;多世界詮釋(many-worlds interpretation)否認塌縮曾發生,只保留么正演化,表觀的塌縮其實是分支;退相干解釋了為何對巨觀儀器而言各結果間的干涉變得不可觀測,卻無法單憑自身挑出單一結果。至今沒有實驗能區分這些,而平滑薛丁格演化與突然塌縮之間的張力,就是未解的測量問題。
對疊加 (|up> + |down>)/sqrt(2) 沿 z 測自旋,各以 1/2 的機率得到 up 或 down;無論得到哪個,立刻做第二次 z 測量都返回同樣的結果——態已塌縮到那個本徵態上。
塌縮使測量可重複;第二次觀看確認了第一次。
塌縮是一條設準,並非從薛丁格方程推導而來,它是否為物理真實取決於詮釋;這一未解的衝突就是測量問題。
又稱
另見