양자 역학 이론은 전자 및 원자 핵과 같은 미세한 입자가 어떻게 행동하는지에 대한 현대적 이해의 기초에 있습니다. 이 사실에도 불구하고, 실제 세계에 대한 그것이 실제로 말하는 것에 대한 논쟁은 오늘날 이론과 다양한 오프 스프링의 추가 발전을 동반했습니다.
아마도 양자 역학의 해석에 관한 논쟁에서 주요 질문은 이론의 중심 수학적 대상 인“파도 함수”의 물리적 의미를 결정하는 것입니다. 가장 간단한 양자 기계 모델 중 하나 인 1 입자 Schrödinger 이론에서,이 파동 함수는 공간과 시간 A (복잡한) 숫자의 각 지점에 할당하는 수학적 함수입니다. 공간의 각 지점에서 파동 함수의 초기 값을 알고 있다면, 나중에 파동 함수는 Schrödinger 방정식을 해결하여 원칙적으로 결정할 수 있습니다.
.파동 함수 사용 방법
해석에 대한 논쟁에도 불구하고, 양자 역학은이 질문에 대해 보편적으로 합의 된 답변을 제공합니다. 첫째, 파동 함수는 주어진 공간 영역에서 입자를 찾을 확률을 계산하는 데 사용됩니다. . 둘째, 파동 함수는 의 기대 값을 결정합니다 소위 관찰 가능 입자의 - 예를 들어, 에너지, 속도 및 물론 위치. 즉, 이론을 현명하게 적용하기 위해 동일한 실험의 수많은 반복을 고려합니다.
보다 구체적으로 말하면, 실험 장치를 통해 전자를 촬영하고 유명한 이중 슬릿 실험에서 수행 된 것처럼 검출기 화면에 도달하는 경우를 생각해보십시오. 설명 된 바와 같이, 충분한 데이터가 수집 될 때까지 같은 상황에서 실험을 반복합니다. 이론 자체는 실험을 수행하지 않고 초기 통계 (전자가 시작된 곳)에서 최종 통계 (전자가 화면에 닿는 경향이있는 곳)를 알고 싶어 할 때 관련이 있습니다.
.보다 정확하게는, 하나는 앙상블에서 각 전자의 초기 위치와 속도를 측정하고 (실험이 시작될 때마다 시계를 새로 설정하고) 해당 데이터에서 초기 파 함수를 결정할 수 있습니다. 다시,이 초기 파도 함수 및 장치에 대한 Schrödinger 방정식을 해결하면 나중에 파동 함수가 생성됩니다. 그런 다음 화면의 패턴으로 다시 번역 될 수 있으며 화면에 모든 개별 영향을 플로팅 할 때 나타납니다 (그림 참조). 그러나 개별 입자가 화면에 나타날 위치를 예측하는 것은 불가능하다는 것을 강조하는 것이 중요합니다. 오히려, 파동 함수는 최종 패턴을 예측하거나, 검출기의 특정 영역 내에서 앙상블에서 입자를 찾을 가능성이 더 낫다.
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논쟁
위의 논의는 양자 역학이 순전히 통계적 이론임을 시사한다. 그러나이 견해를 구독하지 않는 많은 물리학자가 있습니다. . 양자 역학에 대한 대부분의 해석에서, 파동 함수는 순전히 통계적 해석을 넘어서는 의미가 주어진다. J. Baggot의 책은 여기에서 추가로 읽기 위해 권장됩니다.
예를 들어, 코펜하겐 해석에서, 파동 함수는 공간과 시간을 통해 전파되는 실제 파동을 설명하며, 이는 측정이 이루어지면 포인트 유사 입자로 무너집니다. 이것은 여전히 현장에서 물리학 자들의 가장 큰 부분에 의해 공유되는 정통 관점이지만, 우리는 어떤 종류의 합의에 도달하지 못했습니다.
.앙상블 해석은“현실의 본질”에 대해 많은 것을 주장하지 않고 이론을 사용할 수있게한다는 의미에서 미니멀리스트입니다. 그러나 저자가 최근 기사에서했던 것처럼 논리적 결론에 도달하는 것은 그 자체로 정통에 대한 도전입니다.
결과
1926 년, 물리학 자 E. Madelung은 이론이 Newtonian (연속체) 역학과 어떻게 연결되어 있는지, 오늘날 Madelung 방정식으로 알려진 것을 얻는 방식으로 Schrödinger 방정식을 다시 작성했습니다. 1950 년대 David Bohm은 이것을 사용하여 양자 역학에 대한 자신의 해석을 개발했습니다. 이는 여전히 활발한 연구 영역입니다.
그러나 저자가 그의 연구에서했던 것처럼 앙상블 해석이 Madelung 방정식에 적용된다면, Madelung 방정식은 이러한 예측 불가능 성의 이유가 소음의 보편적 존재라는 것을 보여줍니다. 이 "BOHM 노이즈"는 앙상블의 각 개별 입자에 작용하며 충분히 작은 질량의 입자와 관련이 있음을 증명할 수 있습니다. 관련 양자 효과가 일상적인 척도에서 눈에 띄지 않는 이유를 설명합니다. BOHM 노이즈의 물리적 기원은 여전히 알려져 있지 않으며, 가능한 한 가지 가능한 설명은 중력 배경 방사선의 존재입니다.
또한, 이것은 불확실성 원리의 확립 된 상태에 의문을 제기합니다. 양자 역학이 순전히 통계적 이론으로 간주 될 때,“원칙”에 해당하는 수학적 관계는 개별 입자를 나타내는 것이 아니라 통계적 특성 중 하나입니다. 따라서, Schrödinger 이론에 대한 이러한 접근법은 실험 제한이 실제로이를 수행 할 수 있지만, 개별 입자의 위치와 속도의 동시 측정의 가능한 정밀도에 상한을 두지 않습니다. 이것은 결과적으로 입자 경로의 물리적 존재를 허용합니다 - 최근 거시적 양자 유사체의 발견에 잘 맞는 발견.
마지막으로, Madelung 방정식의 앙상블 해석은 확립 된 확률 이론으로 Schrödinger 이론의 실험적 조정을 허용하는 것으로 나타났습니다. 보다 구체적으로, 표준 확률 이론의 규칙에 따라 1 인 입자 Schrödinger 이론의 근본적인 변화는 실험적으로 관련된 경우 표준 양자 역학과 동일한 예측을 산출하지만, 변화는 실험적으로 덜 접근하기 쉬운 인스턴스에서 다른 예측으로 이어진다는 것이 입증되었습니다.
.Madelung 방정식은 또한 기하학적 제약으로 양자 역학을 연구하기에 더 적합하기 때문에 (예를 들어 구의 표면으로 이동하도록 제한된 전자의 생각), Schrödinger 이론을 연구하는이 기하학적 분석적 접근법은 기리학적 양자화 이론에 영감을 받았기 때문에 저자는 적응 된 이론을 불렀다. .
이러한 결과는 최근 Madelung Picture라는 제목의 기하학적 양자 이론의 기초로 설명되어 있으며, 최근에 Journal Physics의 기초에 발표되었습니다. 이 작품은 Maik Reddiger가 Technische Universität Berlin에서 공부하는 동안 수행되었습니다.
