莫特問題

莫特問題(Mott problem)是一個佯謬,顯示出在研究波函式坍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年表述為在雲室里,球對稱性波函式坍縮為線形徑跡的佯謬。

基本介紹

  • 中文名:莫特問題
  • 外文名:Mott problem
  • 提出者:內維爾·莫特爵士與維爾納·海森堡
  • 提出時間:1929年
介紹,莫特的分析,現代套用,參閱,

介紹

量子力學里,莫特問題(Mott problem)是一個佯謬,顯示出在研究波函式坍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年表述為在雲室里,球對稱性波函式坍縮為線形徑跡的佯謬。
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,涉及到的散射波函式都具有球對稱性。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式在實驗裡會展現為線形徑跡?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)。在這表述里,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。

莫特的分析

在莫特與海森堡的原本1929年表述里,他們提到一個放射性原子核發生衰變,發射出一個α粒子,其波函式呈球對稱性;但是,在威爾遜雲室里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,這種波函式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,在位形空間里,雲室的所有原子都在作用,雲室里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,波函式會坍縮為哪一條直線徑跡;其機率分布呈球對稱性。
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,聯合機率分布壓倒性地傾向於離子化路徑就是經典路徑的案例。

現代套用

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里,當思考大爆炸的波函式演化或其它天文學現象之時。

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