如何理解態疊加原理?

時間 2021-06-02 07:30:11

1樓:我的盲僧姓愣頭

說一下我的理解(為方便起見以單粒子體系為例子);

首先,乙個「量子系統」應該包含兩個要素:座標系;粒子和座標系構成的勢能函式U;

把薛丁格方程作為乙個正確的定律。薛丁格方程是乙個以座標和時間作為變數的二階線性變係數(勢能函式的存在)齊次偏微分方程。

定義1(或者說是公理,定律什麼的,總之是你推理的前提):對每乙個「量子系統」(其實就是勢能函式不同)一定存在乙個或多個「態函式」,簡稱「態」,這些函式在某種程度上(例如對某一力學量測量的平均值等於該力學量對應的算符作用與該波函式再乘以波函式的共軛對整個空間積分)描述了粒子的行為。這些態函式是薛丁格方程的解(薛丁格方程的解也是態函式);換句話說滿足薛丁格方程的解都是粒子可能處在的狀態。

上面的提法可能不好理解,說白了就是給我乙個勢能函式,就一定存在一系列的態函式(在某種程度上描述了粒子的行為),這些態函式是薛丁格方程的解。

給定乙個「量子系統」,對應乙個薛丁格方程,結合邊界條件,我們一般會得到不止乙個解而是有很多個ψ(x.y.z.

t)滿足薛丁格方程;因為薛丁格方程是齊次的,所以任意兩個解ψ和φ的線性組合aφ+bψ一定也是薛丁格方程的解,換句話說因為aφ+bψ是薛丁格方程的解,按照定義1,那麼aφ+bψ也是系統的態函式。即如果ψ和φ都是系統的可能的態函式,那麼他們的任意線性組合aφ+bψ也必定是系統的乙個可能狀態。

2樓:labrador52

這個回答是剛才我媽媽和我說我變胖了的時候想到的假設乙個人的體重是乙個量子態

那麼,稱體重就是一次測量

測量時我們確定了測量時的量子態(那我本人為例,體重80kg)測試完成後,這個量子態又開始變化

這個變化也是有概率的,比如說速度波

我們可以將他理解為體重變化的速度,可以是變小變大或者不變,每種情況概率不同

在下一次測量之前,我們的量子態就會不斷變化,他可能是79kg,也可能是81kg,又或者80kg不變,這提現了量子波粒二象性當中的粒子性

同時也可以理解為在79kg到81kg這個範圍內的概率分布,這就是波動性,在下一次測量之前,我們無法確定具體的量子態。

這就是所謂的疊加態:我的體重同時處於79kg到81kg這個範圍內。

並且,與體重不同的是,量子觀測可以直接改變量態,比如電子自旋。

3樓:阿島

雙縫干涉實驗

數學形式上,經典的兩個同方向同頻率的波疊加後在某一處的總光強——

(為了簡便,兩個波表達分別為 )

與之相類似的,我們看電子的干涉實驗。

電子的干涉實驗

emmm,教材上應該也有類似的圖。咱們可以發現此時能得到類似經典的波的效果。這體現了電子的波動性。

對比電子是波,比較好的表述是電子具有波的特性,因為由於不確定性原理的存在,我們實際上並不能準確觀察到微觀過程的發生。波姆力學對此有形象化的解釋,視覺化效果可在嗶哩嗶哩網上搜。

然後粒子波函式可以通過傅利葉變換變到其他空間,在量子力學,我們可以選取很多表象,進而我們可以說粒子波函式是包括了粒子的一切資訊的。比如你可以換到動量波函式,這樣就能知道在某個動量區間裡粒子的概率了。這也是量子力學區分於經典波動(實際上這個模擬有失全面性)的地方。

對於經典的波,疊加了就是疊加了,你所知道的是振幅、相位、波速、頻率。

但是兩個量子態疊加後,理論上可以通過表象變換知道所有資訊。

4樓:池城

如果你能理解並接受微觀粒子的基本屬性

波粒二象性

就不難理解疊加態原理

我們知道微觀粒子除了粒子性之外還有波動性,著名的電子干涉實驗說的就是這個,那麼既然微觀粒子有波動性,在某些情況可以當做波來處理,那麼微觀粒子的一切性質就是波的性質,如具有波長,具有頻率,具有波矢……

那麼比如在光波中,波可以疊加,自然也可以分解,任意乙個光波的數學形式,都可以若干個正弦波的疊加,也就是這種疊加性是波的內秉性質,那麼放寬到量子力學,微觀粒子具有波動性,其疊加性原理也是非常自然而然的了。

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淚不空 如何判斷粒子的疊加濃度,需要乙個時間條件。比如 午夜子時,地球表面粒子的疊加濃度最高,而中午午時粒子的疊加濃度又是最低。這是為什麼呢?因為 子夜太陽與地球的引力是合二而一,而午時的引力則是各自爭奪。 羊牯 我不想寫得長篇大論,每一段都可以分開來看 第一段是定義回顧 第二段是薛丁格的貓佯謬的一...

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沒尾巴的耗子 從哥本哈根詮釋來解釋,本質上二者是一回事。反對以上所有直接粗暴否定答案。只擺定義不能說明問題。測不准是源於態疊加。疊加態不必過多解釋。關鍵點在於哥本哈根詮釋認為測量會使疊加態坍縮至該力學量算符的本徵態。譬如我們要測量某個疊加態 的力學量A,A的本徵態為 其對應本徵值分別為 而該疊加態。...

如何看待薛丁格的貓實驗中疊加態的貓?

zeyu liu 為什麼會有薛丁格的貓,是因為光的雙縫干涉實驗,當光子乙個乙個的穿過雙縫,如果不觀測,那麼就會展示出干涉條紋,那難道是光子自己和自己干涉了嗎?乙個光子既從左縫穿過又從右縫穿過?這顯然是不合邏輯的,於是我們來具體測一下乙個光子究竟是不是可以同時出現穿過兩條縫,結果不是的,光子每次只會從...