算符与可观测量

可观测量

可观测量是任何你真正能去测量的物理量——粒子的位置、它的动量、它的能量、它的自旋沿某条轴的分量。在量子力学里,每一个可观测量都由一个厄米算符来表示,而把抽象的算符与刻度盘上的一个数联系起来,正是这套理论做出预言的核心。

当你测量一个可观测量时,你所能得到的唯一结果,就是它那算符的本征值。测量之前,态可能是一个没有单一确定值的叠加态;测量这一动作迫使其中一个被允许的本征值显现出来,其概率由量子态所决定。这正是为什么一个看上去再寻常不过的量,比如能量,对一个束缚系统竟会以一格一格的离散方式出现。

并非每个算符都是可观测量。要够资格,算符必须是厄米的,这保证了它的本征值——也就是可能的测量结果——都是实数,正如任何诚实的仪表读数所应当的那样。两个可观测量只有在它们的算符彼此对易时,才能同时被测到任意精确;否则,自然界就不允许它们同时拥有确定的值。

measured value ∈ { eigenvalues of the Hermitian operator }

对一个可观测量的每次测量,得到的都是其算符的某个本征值——绝不会落在中间。

把一个量称作可观测量,并不意味着它总有一个等着被读出的值。在被测量之前,一个可观测量可以是真正不确定的,而不只是「我们还不知道」——这一区分正是量子理论的核心所在。

又称
physical observable可观察量觀測量