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如何理解量子力学?(8)对易性

已有 1688 次阅读 2025-10-30 21:59 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

            海森堡在100年前,建立了构建量子力学理论的第一步,就是利用观测到的结果,为物理量构建了一个矩阵。他把他的文章递给玻恩,这让玻恩很是吃惊。玻恩既懂物理,也懂数学,开始明白海森堡做了什么,意识到这是一个重要突破。然后他进一步研究这些矩阵,发现描述不同的物理量的矩阵,计算的时候,和它们的顺序有关。

    矩阵就是算符。如果是一个N*N的矩阵,那么就可以作用到一个N*1的列矩阵上。数学上的意义,就是把一个N维空间中的一个点,转动到另一个点上。但是那个时候,矩阵是在物理中用不到的,所以就是玻恩也是花了点时间才意识到。

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    后来薛定谔找到了更简单的算符表示,使得问题的表述变得更简单。玻恩发现,描述位置的算符,和描述动量的算符,是不对易的。这是量子力学理论建立的第二步。玻恩去世后,没有把他获得诺奖的结果放在墓碑上,而是这个公式。

    在这个时刻,发生了另一个奇妙的事情。

    在海森伯发现这个关键的进步的时候,海森堡是非常年轻的。然后当他的文章传到英国的时候,被另外一个年轻人,叫狄拉克的,看到了。刚开始的时候,狄拉克也没明白说的是什么,但是过了一段时间,突然明白了什么,也给出了这个不对易性。这让狄拉克一下子成名了。

    在经典的世界中,一个宏观物体被看成一个质点的时候,是有着确定的位置和动量的。这两个量之间,没有关联。但是微观世界,在测量这两个量的时候,就出现了强的关联。

    这里边的原因,就是测量的结果不是唯一的,而且还有联系。

    测量一个电子的位置,可以有许多结果,测量动量,也可以有许多结果。这看起来的确很奇特,然后我们会发现,测量位置的结果,和测量动量的结果,在概率上是有关系的。这一点在后边会继续说,因为它非常重要。

    



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