物理系统多状态模型我们用前两节对量子力学的简单讨论证明了一个物理实体的模型,模型如下
物体有一个波函数,它原则上对时间描述物体的行为
这个波函数可能很难或不可能计算,当物体与外界环境互相影响时,它可能会以某种无法预测的方式改变
Ψ物体有有限多个(或者可数的无限值)更容易计算的“静止状态”(尽管对复杂物体,仍不可能求出它们)
每个静止状态都有自己的波函数jΨ,其中j时静止状态的索引
如果物体实际的波函数是这些静止状态(即,如果这个状态被“占用”)中的一个,那么物体很明确地处在那个状态(或者直到它与其外界环境互相影响)
每个静止状态都有自己的能量,可能还有感兴趣的其他物理量的值
je该物体的波函数可以表示为静止状态的一个线性组合,形式为ΣΨ=Ψjjjα (11.10)其中jα是复数,称为扩展系数
如果物体处于一个静止状态,则除了一个以外,所有的jα为0
不失一般性扩展系数可以这样定义:它们绝对值的平方的和为1: Σ=jj21α (11.11)对物体性质的测量(比如能量)涉及到和物体外界环境的相互影响,还有环境的变化(如果这正是记录结果的理由)
量子力学的结果是如果物体处于一个静止状态,测量它的能量,那么测量结果是简单的那个状态的能量,状态不会改变(即扩展系数不会因为测量而改变,除了一个以外所有的扩展系数为0)
从另一方面讲,如果物体不处于静止状态,那么测量结果是一个静止状态的能量,物体马上会假定那个就是静止状态
这样在每次测量后,物体就会处于一个静止状态
哪个状态?状态j的概率是被选择的是2jα的那个
这样实验测量能量的期望值是Σjjje2α其中是与静止状态j相关的能量
因此量子力学中的测量就不像是日常物体的测量,日常测量中假设能量或其他物理性质不能以任意精度测量,这样的测量不会摄动该物体
量子测量的这个性质是量子力学诸多性质中的一个,尽管它可能不符合日常生活中的直觉,但必须要接收它
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