对一个本征态测量某个可观测量的取值情况也被几率解释自然给出:测量它作为本征态自己对应那个物理量时,是一个delta函数,所以取值

来源: marketreflections 2010-02-14 23:23:33 [] [博客] [旧帖] [给我悄悄话] 本文已被阅读: 次 (16956 bytes)
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打印 从sage老师的一句话,引发的一个疑问。
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1# 大 中 小 发表于 2009-6-16 15:19 只看该作者 从sage老师的一句话,引发的一个疑问。
For observable F, for a general state |psi>, you will decompose it into |psi> = a_n |f_n>, where f_n is the nth eigen-value.For a measurement on this state, you get a particular f_n depending on how wave-function collapses

=========================================================================================
就是说,对|psi>测量F之后,会随机获得一个本征值。具体是哪个本征值,取决于坍塌到哪个本征态。

我一直以来的另外一个理解方式是:对|psi>测量可观测量F,根据它在F本征态上叠加系数模的平方为概率获得一个观测本征值,同时由这个本征值决定坍塌到对应的一个本征态。

当然很有可能在语言上这只是咬文嚼字,但是我认为确实有那么一个差异存在:
按照从sage老师的话中演绎出来的理解,对于物理量F,需要预先认为其本征态“有”这么一个确定的物理量,坍塌到本征态之后,这个物理量确定出来。

但是量子力学里面关于可观测量的值的唯一明确表述就是几率解释,其他的附加理解都是经典物理里面迁延过来的。
所以我个人认为我的理解相对合理,因为它不需要把本征态特殊出来,对一个本征态测量某个可观测量的取值情况也被几率解释自然给出:测量它作为本征态自己对应那个物理量时,是一个delta函数,所以取值恒定;测量其他某个可观测量时,该展开成什么函数就展开成什么函数,和随便一个其他的态相比,没有任何特殊性。

这样来理解,隐含了一个看法,就是可观测量和描写物理系统的状态|psi>,在逻辑上没有先验的关系;仅仅由测量的几率公设把他们联系起来。


想听听大家都看法。
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星空浩淼 超级版主



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2# 大 中 小 发表于 2009-6-16 15:48 只看该作者 按照从sage老师的话中演绎出来的理解,对于物理量F,需要预先认为其本征态“有”这么一个确定的物理量,坍塌到本征态之后,这个物理量确定出来。
---------------------------------
sage兄说的是对的,反之,你的理解是不对的。事实上,这一点在量子力学教材里往往前面一两章就会讲到。尤其是在一些公理化的讲法里,非常清晰地提到这些(例如张永德的教材)。

当体系处于一般的量子态ψ时,对力学量进行测量,波函数ψ会坍塌到力学量算符F的可能本征态之一:ψ→φ_n,这种坍塌的概率等于ψ按照本征态展开时,φ_n的系数模的平方;力学量算符在这个本征态上的本征值,即是此时测得的值。此时如果继续测量,由于此时体系处在F的本征态φ_n上,因此测得的值100%地是同一个本征值。

总之,当体系处于力学量算符的某一个本征态上,力学量就会有一个确定的值,这个值就是力学量算符在该本征态上的本征值。在一个确定的本征态上测量,就会以几率为1的方式得到一个确定的值,这个值就是在该本征态上的本征值。

[ 本帖最后由 星空浩淼 于 2009-6-16 15:50 编辑 ]
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philics 新手上路



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3# 大 中 小 发表于 2009-6-16 16:52 只看该作者 我不知道你知不知道测量过后波函数的坍缩通常是不可逆过程?你所谓的坍缩是什么意思?
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4# 大 中 小 发表于 2009-6-16 17:38 只看该作者 回复 2# 的帖子
当体系处于一般的量子态ψ时,对力学量进行测量,波函数ψ会坍塌到力学量算符F的可能本征态之一:ψ→φ_n,这种坍塌的概率等于ψ按照本征态展开时,φ_n的系数模的平方;力学量算符在这个本征态上的本征值,即是此时测得的值。此时如果继续测量,由于此时体系处在F的本征态φ_n上,因此测得的值100%地是同一个本征值。

总之,当体系处于力学量算符的某一个本征态上,力学量就会有一个确定的值,这个值就是力学量算符在该本征态上的本征值。在一个确定的本征态上测量,就会以几率为1的方式得到一个确定的值,这个值就是在该本征态上的本征值。

=======================================================================
谢谢星空兄及时的回复。

对你的回复,我有疑问:
“当体系处于力学量算符的某一个本征态上,力学量就会有一个确定的值”是什么意义上的?
它如果作为几率解释对本征态的表述,自然是对的,但也是多余的。
几率解释的表述,对一般的态和本征态都是等价的,只不过本征态无非是在自身表象上为delta函数,所以测得对应本征值几率为1,仅此而已。

既然本征态和一般的态在测量可观测量的问题上是等价的,那么为什么一定是“对于物理量F,需要预先认为其本征态“有”这么一个确定的物理量,坍塌到本征态之后,这个物理量确定出来。”
换句话说:无论本征态还是一般的态,它的测量值几率公设,是不是依赖于态矢量坍塌。

[ 本帖最后由 AMOXICILLIN 于 2009-6-16 17:55 编辑 ]
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5# 大 中 小 发表于 2009-6-16 17:52 只看该作者 “当体系处于力学量算符的某一个本征态上,力学量就会有一个确定的值”是什么意义上的?
=================
星空兄已经说了:在一个确定的本征态上测量,就会以几率为1的方式得到一个确定的值,这个值就是在该本征态上的本征值。
如果第一次测量前是叠加态,那么以后每次测量和第一次测量不同了,得到的100%都是这个值了。
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6# 大 中 小 发表于 2009-6-19 01:34 只看该作者 量子力学里面对于物理量的定义,总是指存在其本征态,当体系处在这样的态时,对该态进行测量,理想情况下总会得出确定的值,即本征值。
对于不能得出本征值的量,就不称为物理量。
另外,实际情况必然是不理想的,因而系统不会进入本征态,也就是进行一次测量后,再次进行测量,也不一定会以概率一得到原来的结果。
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7# 大 中 小 发表于 2009-6-19 03:45 只看该作者 所谓不受外力的物体实际情况下不可能办到,因而也不会一直匀速直线运动,因为总会有一点外界的力作用在这个物体上头导致它不是绝对匀速直线地运动。你的这个回帖是类似的意思么?如果是的话那么我认为很无聊。

[ 本帖最后由 philics 于 2009-6-19 03:46 编辑 ]
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8# 大 中 小 发表于 2009-6-19 10:11 只看该作者 引用:
原帖由 jqjqjq 于 2009-6-19 01:34 发表
量子力学里面对于物理量的定义,总是指存在其本征态,当体系处在这样的态时,对该态进行测量,理想情况下总会得出确定的值,即本征值。量子力学里面对本征态的定义是:给定力学量算符本征方程的解,归一化。
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9# 大 中 小 发表于 2009-6-19 11:25 只看该作者 回复 7# 的帖子
不知你是否是在和我说,是否想用力学的例子类比我说的测量。
我说的是按照书上讲的写的,如果我理解的有不到位的地方,恳请原谅,欢迎指正。
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10# 大 中 小 发表于 2009-6-19 11:38 只看该作者 回复 8# 的帖子
原文是这样定义的(请原谅我的照本宣科):
All measuring processes in quantum mechanics may be divided into two classes. In one, which contains the majority of measurements, we find those which do not, in any state of the system, lead with certainty to a unique result. The other class contains measurements such that for every possible result of measurement there is a state in which the measurement leads with certainty to that result. These latter measurements, which may be called predictable, play an important part in quantum meachanics. The quantitive characteristics of a state which are determined by such measurements are what are called physical quantities in quantum mechanics. If in some state a measurement gives with certainty a unique result, we shall say that in this state the corresponding physical quantity has a definite value. In future we shall always understand the expression "physical quantity" in the sense given here.

不过,我没有想出来哪个量是不能在任何态中预言的(理想情况),因为好像只要有算符一般都能解出本征函数。除非说不能预言的量没有对应的算符。或者我理解的不正确?

[ 本帖最后由 jqjqjq 于 2009-6-19 11:43 编辑 ]
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11# 大 中 小 发表于 2009-6-19 11:41 只看该作者 可能还有这样的情况,比如某量为:f(x)+g(p),x、p分别为坐标和动量,即使能够列出波函数的方程并求出这个量对应的算符的本征函数,得到的解也是没有物理意义的。
不过这样也要先说明什么叫“有物理意义的”。。。
好像这样想下去就钻牛角尖了。。
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12# 大 中 小 发表于 2009-6-19 11:41 只看该作者 先谢谢各位来顶帖捧场
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13# 大 中 小 发表于 2009-6-19 11:49 只看该作者 回复 10# 的帖子
这段 英语 忒难了 读了三遍没读通
翻译一下 成波?
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14# 大 中 小 发表于 2009-6-19 11:51 只看该作者 可能还有这样的情况,比如某量为:f(x)+g(p),x、p分别为坐标和动量,即使能够列出波函数的方程并求出这个量对应的算符的本征函数,得到的解也是没有物理意义的。

=======================================================================
这,您可能也需要翻译一下

×××××××××××××××××××××××
sorry,sorry,刚才突然明白了 看来是我需要考察一下自己的理解力了

根据Bohm规则或者Weyl规则,f(x)+g(p)总可以找到一个对应的厄米算符,至少数学上就不会构成问题
但能不能对应一个可观测量,则至少上述表述不能得出结论来,公设也只是说“每个可观测量对应一个厄米算符”,而不是反过来

[ 本帖最后由 无语问长天 于 2009-6-19 12:49 编辑 ]
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15# 大 中 小 发表于 2009-6-19 12:04 只看该作者 回复 13# 的帖子
量子力学中的测量过程可以分为两种类型。第一种类型包含了绝大多数的测量过程,这类测量在体系处于任何态时都不会给出确定的结果。另一种类型的测量过程总是具有这样的性质,对于其可能得出的每一个测量结果,总是存在一个态,当体系处在该态时进行这种测量,可以确定的得出该结果。这种测量过程被称为可预断的,并在量子力学中扮演着重要的角色。对于这些态的定量描述则被称为量子力学中的物理量。如果在某个态内对某物理量进行测量总是给出唯一确定的结果,就称该量在该态内具有确定值。以后,我们对于“物理量”总是理解为这里所给出的涵义。
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16# 大 中 小 发表于 2009-6-19 12:16 只看该作者 回复 14# 的帖子
比如,假设某量为:p+(hbar/x),假设其具有本征值E*(~hbar~)和本征函数|psai>,可以列出方程为:
(~hbar~)(1/x+i d/dx)|psai>=E*(~hbar~)|psai>
得出
|psai>=C[x^i]*exp(-iEx)
这样的波函数有什么物理意义呢?前面的物理量有什么物理意义呢?我觉得这样的波函数只有数学涵义,在实际中是不存在的,因而也是没有物理意义的。(只是这样想想,没有根据~~)
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17# 大 中 小 发表于 2009-6-19 12:37 只看该作者 引用:
原帖由 jqjqjq 于 2009-6-19 11:25 发表
不知你是否是在和我说,是否想用力学的例子类比我说的测量。
我说的是按照书上讲的写的,如果我理解的有不到位的地方,恳请原谅,欢迎指正。 你说的基本上是对的,但是你说这些我不知道有什么意义。
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18# 大 中 小 发表于 2009-6-19 12:48 只看该作者 回复 16# 的帖子
sorry
详见14楼
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19# 大 中 小 发表于 2009-6-19 15:28 只看该作者 我不换马甲了,换来换去简直要换晕
回复 15# 的帖子
原文确实拗口,但翻译得真是不错,谢谢:

1、这段拗口的原文,估计是某位上世纪20~30年代的物理学泰斗的教科书里面的内容;
但是,这段文字也应该只是泰斗在教科书里面引导学生便于理解的描述性的叙述;从量子力学公理化体系的角度而言,这段"泰斗语录"应该并不是必不可少的(换句话说,这类“泰斗语录”总可以在不同的泰斗教科书里面找到不同的说法,但是却不能以A泰斗说得和B泰斗不同作为B泰斗是民科的判据);
公理化体系要求逻辑结构最简化:几率解释公设的内容,在可观测量意义上,涵盖了包括对本征态在内的任意态的测量取值情况。所以第一、把本征态在某一物理量意义上特殊出来是多余的。第二、真要把本征态在某一物理量意义上特殊出来,在可观测意义上,至少需要同几率解释公设一样概念清晰的表述。
否则它只能理解为一本教科书里面出于出版商对篇幅的要求而添加的文学性的stuff。

2、我其实也很八卦,能不能告诉我这是哪位泰斗的教科书?

3、 拗口的原文里面“第一种类型的测量”和“另一种类型的测量”
这个类型到底是指什么意思,真是没看明白。



[ 本帖最后由 AMOXICILLIN 于 2009-6-19 15:45 编辑 ]
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20# 大 中 小 发表于 2009-6-19 15:49 只看该作者 回复 17# 的帖子
可能确实意义不大。。。我说说对我的意义吧。。。至于是否一定密切关系本帖主题,我无法妄断。。。
以前我看的物理书(比如费曼的讲义和狄拉克的原理),都说对某个物理量进行测量后,会得到某种结果,并且量子系统会进入本征态,使得再次进行同样的测量时,仍然会得到刚才的测量结果,也就是波函数发生了坍缩。我觉得理解了这一点,在当时的我的理解水平是一个飞跃,因为以前我的理解(当然是错误的)是,体系的波函数是不变的,对一个体系进行一次测量后,并不会改变波函数,因而第二次测量与第一次测量完全一致。这种想法现在看来也许很可笑,可是我当时没有学过所谓的坍缩之类的东西,量子力学的课本好像也不讲(比如周世勋或者曾谨言的书)。
后来,我看了朗道的书,发现里面的这段论述有悖于费曼和狄拉克的说法,我感觉很诧异,因为这些都是大家,不可能哪个人是错的。所以我就去问老师,老师给我的解释是费曼他们的说法是理想的情形,朗道的说法是实际的情形,就好像用光子测量电子的动量(以经典理论为例),虽然测出了结果,但是实际上电子的动量已经改变了。这种干扰,是朗道的书上所说的干扰,不是量子力学特有的;费曼他们所说的干扰,是量子力学特有的,是波函数的坍缩。
我不知道我解释清楚没有,或者我的说法是不是还有欠缺的地方,欢迎指正。
实在很惭愧,我看周世勋、曾谨言他们的那些书没有能想出这些东西,没有看得那么深刻。我的老师当年也学的周世勋的书,他没有看过费曼、狄拉克、朗道的书,但是自己能够理解出这些东西。。。我物理觉悟太差了。。。
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