波函数与概率
连续性方程
连续性方程是这样一句精确的陈述:概率是守恒的——它可以从一处流向另一处,但绝不会被创造或被消灭。它把已经见过的两个概念绑在一起——概率密度 |ψ|²,它说出每一点上坐落着多少概率,以及概率流,它说出概率如何淌动。这个方程宣称:某一点上密度增长的速率,恰好等于流入那里的净概率流。
同样形式的方程在物理学中随处可见,用于电荷、用于流体中的质量、用于能量。在每一种情形里,它都表达一条局域守恒律:东西不会瞬移,它必须连续地穿过其间的空间移动。对量子力学而言,那「东西」就是概率,而这个方程正是保证:如果一个波函数一开始被恰当地归一化、总概率为一,那么它在随时间演化的全过程中都保持归一。
这不只是整洁的记账。连续性方程是薛定谔方程的直接推论,它表明这套理论是自洽的:那古怪的、扩散的、相互干涉的波函数,仍然永远不会丢失或复制它所描述的粒子。粒子在宇宙中的总存在是守恒的,纵使它的概率云时时刻刻在晃荡、在重新塑形。
∂ρ/∂t + ∂j/∂x = 0 with ρ = |ψ|²
某点密度上升的快慢,恰由流入的概率流决定——概率在局部守恒。
概率守恒只对标准的、平滑的薛定谔演化成立。在大多数说法里,测量会使 ψ 不连续地跳变,那是这个方程之外的过程。
又称
另见