波绵力学和导波理论是什么?

Leonard Kelley拥有物理学学士学位，辅修数学。他热爱学术世界，并努力不断探索。

Bohmian力学

问一群科学家量子力学到底意味着什么，你一定会找到不同的答案。到目前为止，科学家们对这个话题有这么多不同的解释，无法测试和排除潜在的选择。这就是为什么在我听说波米安力学之后，我同意了这是我可以接受的解释。那么，它是如何打动我的呢?

导波

许多人不同意量子力学复杂而矛盾的结果，他们开始寻找隐藏的变量，当这些变量与经典力学结合时，就可以解释量子物理的所有奇怪之处。大卫·博姆对隐变量的探索始于1951年，当时他用热力学证明，对系统的不完全了解会导致人们寻找隐变量。到1952年，他完全发展了他的理论，并将其命名为“隐变量的量子理论”，后来被称为波米安力学。

在这个理论中，粒子确实有波函数，这些波函数不一定是物理的，但它们是真实的，因为它们引导我们的粒子去哪里。它本质上赋予了粒子一个量子势，所以决定论又回来了，因为如果我们知道波函数，我们就可以向前投影，就像经典力学一样。所以，这是一个很大的优势。现实似乎是决定性的，那么多的科学工作都是基于这样的直觉，那么量子力学为什么会有所不同呢?

根据Bohm的说法，事实并非如此，但似乎是因为隐藏变量掩盖了粒子的真实位置，这与不确定性原理有关。然而，它似乎违背了牛顿物理学，但请记住，这样的场是为经典的土地保留的。没有这样的违背，诸如解释光路变化的现象就变成了无稽之谈。

该理论还解释了其他一些传统量子力学无法解释的事情，比如不确定性原理、概率函数、站位，以及困扰量子力学近100年的烦人的测量问题(Ananthaswamy 149- 150,154;Smolin 98, 116-7)。

在没有意识到的情况下，玻姆的工作与德布罗意的引航波思想有关，可以追溯到1927年。在这里，没有粒子/波的二象性，而是共存，两者在任何时候都是相等真实的。波函数现在也带有一个引导函数，显示粒子的运动方式。有趣的是，粒子的目标是最高振幅，被称为最陡上升定律。

原因很复杂，但它与玻恩法则有关，即在给定位置被发现的概率与波函数的平方成正比。这使得波的低点在被平方后突然变成正数。

虽然玻姆的工作更加完善和完善，但它与先验的关系现在导致该理论被称为玻姆-德布罗意理论。玻姆的理论确实有一些重要的区别，比如引导方程采用了不同的形式，最陡上升定律被重新解释为牛顿运动定律的变化(加速度导致一个力将我们的粒子移动到波函数的最高点)。

早在1927年，该理论就因为试图恢复量子力学的现实主义视角而被关闭，这在当时是不可想象的。它使量子力学成为波函数永不坍缩的确定性理论。此外，它颠覆了当时著名量子物理学家的工作，所以它被压制了。现在，你肯定会问，这些波米亚机制是否比标准的哥本哈根解释更好接受。有证据表明这项工作能引起这样的争论吗?(aanathaswamy 155 - 6;斯莫林97-101,109-110)

证明自己的价值

2006年，伊夫·库德和伊曼纽尔·福特用硅胶做了一个油滴实验。石油被振动，但低于法拉第阈值，这意味着没有产生表面波。现在，一个大约一毫米大小的小水滴落在上面，而不是被吸收到桶里，它似乎漂浮在表面上，因为它处理通常在表面以下的微小水平波成分。然而，水滴施加的压力导致这些成分现在成为一个因素，所以水滴漂浮在上面。

粒子由波引导，有点像导波的概念。但我们想看到的是其中的量子成分，所以进入双缝实验。有两个狭缝的屏障被放置在表面，然后将液滴引入系统。当然，水滴只会沿着一条路径下落，但另一边的波会相互作用，当记录下水滴最终到达的所有地方时，就出现了干涉图案!粒子有一个波的结果!然而，后续实验未能复制这一结果。这可能是因为最初的实验只进行了75次，也可能是实验者不知道的一些“环境影响”在起作用(Ananthaswamy 157-9)。

那么我们为什么要对波米安力学有信心呢?它为常见的量子问题提供了一些更好的解决方案。例如，它解释了不确定性原理，因为初始信息不完整导致不确定性随着未来的发展而叠加。波函数的坍缩并不是严格意义上的，因为我们只接收到一个函数，而其他函数都指向其他地方。因此，测量我们的状态不再引起因果问题，因为这只是我们发现它已经存在的状态。这是一种坍缩，只是不是物理上的，而是概率路径被消除了，直到我们发现这个粒子。

由于波的相互作用，外部影响显然会影响这条路径，然后我们可以回溯它的轨迹来找到更多的信息。正是这种程度的模糊性真正解释了不确定性原理，粒子在哪里被发现的概率也被解释了。事实上，如果我们在波米安力学下运行足够多的粒子，我们就可以得到玻恩规则，这是量子力学的一个标志，而这个结果与我最初的设置无关!尽管如此，我们还是可以达到量子平衡，在那里波米安力学与传统的量子力学相匹配(Ananthaswamy 164-5;Smolin 98, 117-120)。

“薛定谔的猫”怎么样?这是一个最受欢迎的思想实验，展示了量子的奇奇怪怪。通过导波思想，我们可以得到与我们手头信息相关的给定原子构型。每个原子在任何给定时刻都有一个与其相关的空间坐标，因此我们需要每个原子的x、y和z信息，其累计总信息为原子数的3倍。

这将是一个巨大的数字，但先导波允许它，因为每个原子做在给定时刻有一个确定的位置，不像传统的量子力学。但由于每个粒子都在一个给定的位置，它所处的波也在构型空间中。这与3D条件不同，而是一个高维区域，其中给定的值导致给定的3D配置。一旦所有这些可能配置的干扰发挥出来，我们就会得到一个特定的值，这意味着猫的不确定性现在已经从我们与它接触中消除了(Smolin 121-4)。

作品的引用

aanathaswamy,安尼尔。同时通过两扇门．兰登书屋，纽约，2018年。打印，149- 50154 -9。

斯莫林,李。爱因斯坦的“未完成的革命”．企鹅出版社，纽约，2019年。打印97-101 109-10 116-24。

©2021 Leonard Kelley