化学中的量子理论

玻恩诠释(Born interpretation)

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当薛定谔写下他的方程时,它产生了这些神秘的波函数,但起初没有人知道它们究竟意味着什么——ψ 是不是电子本身,被涂抹成了一团电荷云?马克斯·玻恩给出了那个站得住脚的答案。他提出:波函数并不是被当作一种物质而铺开的电子;毋宁说,它在每一点上大小的平方,告诉你如果去看、在那里找到那个完整、不可分割的电子的概率。这种解读就是玻恩诠释。

更准确地说,玻恩诠释指出:波函数大小的平方,给出定位粒子的概率密度。粒子总是被整个地、在单独一点上找到,绝不会以分数的形式出现;但它在哪里现身,是由概率支配的,而这个概率由波函数决定。在你去看之前,粒子并没有确定的位置——只有一片可能性的散布。测量这一动作,从这片散布中给出唯一确定的结果。

诚实地说,它的重大意义在于:这是连接波函数那套抽象数学与实验真正所见之间的桥梁,也是为什么量子力学从根本上是一门关于概率、而非确定性的理论。它为玻恩赢得了诺贝尔奖,并且至今仍是物理学家和化学家把 ψ 同测量联系起来的标准方式。至于更深的问题——自然为何是概率性的、测量时「真正」发生了什么——仍有争论,但计算概率的这条规则毫无疑问。

氢原子里的电子弥散成一团模糊的云,但它绝不会一半在这里、一半在那里。玻恩诠释说,这团云是一张概率地图:去探测这个电子,你会在某一点找到一个完整的电子,而云中浓密的地方,不过是你最有可能逮到它的地方。

电子云是一张概率地图,而不是被涂抹开的一团电子。

这种解读带来一个要求:在某处找到粒子的总概率必须等于一。因此波函数要经过缩放——「归一化」——使得密度在全空间上加起来,恰好等于一个完整的粒子。

又称
玻恩规则玻恩規則Born rule