3.1.1. Волновая функция системы
3.1.1. Волновая функция системы
Первое основное положение квантовой механики: состояние квантовомеханической системы полностью определяется её волновой функцией.
Знание волновой функции даёт всю возможную информацию
о системе. Волновая функция позволяет определить вероятности для всех физических величин, характеризующих систему, а из этого – их средние значения, которые могут сравниваться с экспериментально полученными значениями.
В квантовой механике, как и в любой теории, дающей вероятностное описание, сопоставление с опытом производится только для средних значений физических величин.
На ранних этапах развития квантовой механики существовали теории, допускающие наличие так называемых скрытых параметров: в классической физике статистические закономерности появляются в результате усреднения по скрытым параметрам, которые определяют точно движение любой частицы, в соответствие с уравнениями Ньютона. Большой вклад в развитие таких теорий внёс Дэвид Бом.
Фон Нейман в рамках квантовой механики показал, что в основе статистических закономерностей квантовой механики не могут лежать скрытые параметры, т. е. вероятностное описание поведения микрочастицы принципиально, – но это доказательство оказалось ошибочным.
Имеются, однако, современные теории скрытых параметров, берущие начало от мысленного эксперимента Эйнштейна– Подольского– Розена 1935 г., которые утверждают, что квантово-механическое описание реальности неполно и существуют элементы реальности, которые квантовая механика не учитывает. Вопрос о существовании скрытых параметров до сих пор не закрыт.
Можно сказать, что все интерпретации квантовой механики отвечают на вопрос, что такое вектор состояния. Их достаточно много (см. гл. 7). Поэтому не будем точно определять смысл математических объектов, называемых волновыми функциями, или векторами состояния, описывающих состояние микрочастицы либо системы микрочастиц, а перечислим их основные свойства.