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莫特問題

量子力學裡,莫特問題(Mott problem)是一個弔詭,顯示出在研究波函數塌縮量子測量時所遇到的困難。這問題最先由內維爾·莫特爵士與維爾納·海森堡於1929年表述為在雲室裡,球對稱性波函數塌縮為線形徑跡的弔詭。[1]:119ff

首張觀測到正電子存在的雲室照片,顯示出正電子的線形移動徑跡。

實際而言,幾乎所有高能物理學實驗,例如那些在粒子碰撞器(particle collider)進行的實驗,涉及到的散射波函數都具有球對稱性。可是,粒子碰撞後的偵測結果,總是呈線形徑跡。這真是令人難以揣測,為什麼球對稱性波函數在實驗裏會展現為線形徑跡?然而,這是所有粒子碰撞實驗慣常得到的結果。

1953年,物理學者模里西斯·任寧格(Mauritius Renninger)給出一個相關的變版表述,知名為任寧格實驗(Renninger experiment)。在這表述裏,沒有偵測到粒子的事件也可以算為量子測量,換句話說,測量可以被完成,甚至在沒有偵測到任何粒子的狀況下。[2]:27-31

莫特的分析

 
内维尔·莫特爵士(1952)

在莫特與海森堡的原本1929年表述裏,他們提到一個放射性原子核發生衰變,發射出一個α粒子,其波函數呈球對稱性;但是,在威爾遜雲室裡觀察到的這種衰變的結果永遠是直線徑跡(假設偏轉粒子徑跡的磁場為零)。直覺地思考,這種波函數應該隨機地將雲室內的原子離子化,然而實際並非如此。莫特給出理論證明,在位形空間裏,雲室的所有原子都在作用,雲室裏每一顆凝結珠發生在同樣直線附近的事件具有壓倒的可能性。唯一不確定的是,波函數會塌縮為哪一條直線徑跡;其機率分佈呈球對稱性。

莫特的分析令人聯想到理查·費曼發明的路徑積分表述方法,但是比它要早了二十年。思考被α粒子離子化的原子,通過計算它們的每一種可能位置組合,莫特證明,聯合機率分佈壓倒性地傾向於離子化路徑就是經典路徑的案例。

現代應用

現今,莫特問題偶而會出現於天文物理學或宇宙學的理論研究裏,當思考大爆炸的波函數演化或其它天文學現象之時。

參閱

參考文獻

  1. ^ Bell, J. Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics 2, revised, illustrated. Cambridge University Press. 2004. ISBN 9780521523387. 
  2. ^ Laloe, Franck, Do We Really Understand Quantum Mechanics, Cambridge University Press, 2012, ISBN 978-1-107-02501-1 

延伸阅读

  • Nevill Mott, The wave mechanics of alpha-ray tracks[永久失效連結], Proceedings of the Royal Society (1929) A126, pp.79-84. (reprinted as Sec.I-6 of Quantum Theory and Measurement, J.A. Wheeler. and W.H. Zurek, (1983) Princeton).

莫特問題, 在量子力學裡, mott, problem, 是一個弔詭, 顯示出在研究波函數塌縮與量子測量時所遇到的困難, 這問題最先由內維爾, 莫特爵士與維爾納, 海森堡於1929年表述為在雲室裡, 球對稱性波函數塌縮為線形徑跡的弔詭, 119ff首張觀測到正電子存在的雲室照片, 顯示出正電子的線形移動徑跡, 實際而言, 幾乎所有高能物理學實驗, 例如那些在粒子碰撞器, particle, collider, 進行的實驗, 涉及到的散射波函數都具有球對稱性, 可是, 粒子碰撞後的偵測結果, 總是呈線形徑跡, 這真是. 在量子力學裡 莫特問題 Mott problem 是一個弔詭 顯示出在研究波函數塌縮與量子測量時所遇到的困難 這問題最先由內維爾 莫特爵士與維爾納 海森堡於1929年表述為在雲室裡 球對稱性波函數塌縮為線形徑跡的弔詭 1 119ff首張觀測到正電子存在的雲室照片 顯示出正電子的線形移動徑跡 實際而言 幾乎所有高能物理學實驗 例如那些在粒子碰撞器 particle collider 進行的實驗 涉及到的散射波函數都具有球對稱性 可是 粒子碰撞後的偵測結果 總是呈線形徑跡 這真是令人難以揣測 為什麼球對稱性波函數在實驗裏會展現為線形徑跡 然而 這是所有粒子碰撞實驗慣常得到的結果 1953年 物理學者模里西斯 任寧格 Mauritius Renninger 給出一個相關的變版表述 知名為任寧格實驗 Renninger experiment 在這表述裏 沒有偵測到粒子的事件也可以算為量子測量 換句話說 測量可以被完成 甚至在沒有偵測到任何粒子的狀況下 2 27 31 目录 1 莫特的分析 2 現代應用 3 參閱 4 參考文獻 5 延伸阅读莫特的分析 编辑 内维尔 莫特爵士 1952 在莫特與海森堡的原本1929年表述裏 他們提到一個放射性原子核發生衰變 發射出一個a粒子 其波函數呈球對稱性 但是 在威爾遜雲室裡觀察到的這種衰變的結果永遠是直線徑跡 假設偏轉粒子徑跡的磁場為零 直覺地思考 這種波函數應該隨機地將雲室內的原子離子化 然而實際並非如此 莫特給出理論證明 在位形空間裏 雲室的所有原子都在作用 雲室裏每一顆凝結珠發生在同樣直線附近的事件具有壓倒的可能性 唯一不確定的是 波函數會塌縮為哪一條直線徑跡 其機率分佈呈球對稱性 莫特的分析令人聯想到理查 費曼發明的路徑積分表述方法 但是比它要早了二十年 思考被a粒子離子化的原子 通過計算它們的每一種可能位置組合 莫特證明 聯合機率分佈壓倒性地傾向於離子化路徑就是經典路徑的案例 現代應用 编辑現今 莫特問題偶而會出現於天文物理學或宇宙學的理論研究裏 當思考大爆炸的波函數演化或其它天文學現象之時 參閱 编辑自發對稱性破缺 伊利澤 威德曼炸彈測試問題參考文獻 编辑 Bell J Speakable and Unspeakable in Quantum Mechanics 2 revised illustrated Cambridge University Press 2004 ISBN 9780521523387 Laloe Franck Do We Really Understand Quantum Mechanics Cambridge University Press 2012 ISBN 978 1 107 02501 1 延伸阅读 编辑Nevill Mott The wave mechanics of alpha ray tracks 永久失效連結 Proceedings of the Royal Society 1929 A126 pp 79 84 reprinted as Sec I 6 of Quantum Theory and Measurement J A Wheeler and W H Zurek 1983 Princeton 取自 https zh wikipedia org w index php title 莫特問題 amp oldid 71884564, 维基百科,wiki,书籍,书籍,图书馆,

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