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达维德·玻姆[David Bohm]是美国宾夕法尼亚州人,1939年毕业于宾夕法尼亚州立大学,在加利福尼亚大学—伯克利分校当研究生时(1943年获博士学位)对量子力学基础开始产生兴趣,参加了奥本海默的量子力学讲座,并与另一个研究生温伯格进行了长时间的讨论。讨论中玻姆既有对主流量子理论解释的不满意,也有对新解释的期盼。
1946年玻姆在普林斯顿大学获取了助理教授职位。对量子力学基础问题的兴趣,让他接受了英国资产阶级政治家狄斯累利的建议:研究一门学问,最好的方法是写一本关于它的书。1951年玻姆以奥本海默和玻尔的观点为基础,出版了《量子理论》一书,对量子论新概念的精确本性做了详尽讨论。通过对EPR悖论和测不准原理的分析,他发现:如果认为世界可以分解为断然确定的物质基元的话,那么量子力学中不对易的力学量就必须同时对应确定存在的基元,而玻尔的理论不允许对测不准原理做出这样的解释。玻姆显然知道“没有任何一种机械决定论的隐变量理论可以导出量子理论的全部结果。”但这并不等于玻姆完全赞同玻尔的量子理论解释,以后的研究实践表明,新的隐变量理论或者它的进一步发展—“量子论的本体论解释”成了玻姆一生的研究方向。
早在20世纪30年代,冯·诺意曼就在他的《量子力学的数学基础》一书中,以‘量子力学概念体系的四个假设为前提’,系统地证明了‘通过设计任何隐变量观念把量子理论置于决定论体系之中,都是注定要失败的’,因为,隐变量理论与他的可加性假设相矛盾。 冯·诺意曼的证明很快赢得了主流物理学家的信任。然而,25年之后,也就是1952年,玻姆在《物理评论》上发表了题为《用“隐变量”思想方法提出量子力学的解释》(Physics. Review. 85, pp166-193, 1952)的文章,又复活了隐变量解释。此文遭到泡利等人的强烈反对,但这并没有阻止住玻姆深入研究隐变量理论的步伐,这其中包括玻姆的支持者对冯·诺意曼否定隐变量理论的反批判。
玻姆认为,微观粒子运动过程中,尽管在描述粒子的波函数中无法明显看到粒子的位置,那是由于粒子的位置被隐藏起来了,位置x就是隐变量。粒子的位置最终可以在测量结果中得以确定,波函数则是大量测量结果的统计分布。玻姆假设,粒子总是具有精确的位置和动量的,运动中也有确定的轨道,只是我们必须从描述它的波函数中把它分离出来才可以看到。玻姆对波函数做了合适的定义之后,代入薛定谔方程,通过分离变量,建立了他的隐变量理论,通常称为玻姆的量子势解释。
玻姆的量子势解释(或者叫“隐变量解释”、“因果性解释”)是量子力学决定论解释中影响较大的一派。玻姆一方面接受了爱因斯坦关于量子力学波函数对物理实在描述不完备的观点,把探索对物理实在更精细的描述定为研究目标;另一方面采纳了玻尔关于量子现象的整体性观点,强调微观粒子(包括隐变量的统计分布)对于宏观环境(包括测量装制)的全域相关性,以协调同量子力学正统理论的矛盾。玻姆的作法避开了冯·诺意曼论证的制约,只按经典哈密顿——雅可比理论的要求,将薛定谔方程变形并赋义,便顺利地提出了关于单粒子系统的量子力学因果解释。?
首先,玻姆把单粒子系统的波函数写成指数形式:?
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