量子力学中神奇的波函数究竟是怎么一回事？施郁（复旦大学物理学系教授）首先，要交代波函数是谁的波函数。通常是描述某个量子粒子的。波函数数学上是一个复数函数。作为一个函数，当然就有自变量。典型的自变量就是位置
量子力学中神奇的波函数究竟是怎么一回事？
施郁（复旦大学(繁：學)物理学系教授）
首先，要交代波函数是澳门威尼斯人谁的波函数。通常是描述某个量子粒子的。波函数数学【xué】上是一个复数函数。作为一个函数，当然就有自变量
典型的自变量就是位置。所以现在可以看出来，这个波函数就是给每个位置一个复数。这(繁：這)个复数代表什么意思呢？它的大小的平方就是这个量子粒子处于这个位置的概率。 当[繁：當]然，将所有位置的概率加起来，就是1
这个波函数不是随随便便的，它随时间的变化由一个叫做薛定谔方程娱乐城的方程决定。也就是说，通常它是随时间变化的。这个时刻在各个位置是某种分布，到下个时刻就变成另一个分布，这是由这个粒子的哈密顿（繁：頓）量决定的。
在某个波函数(繁：數)下，如果去(拼音：qù)测量粒子的位置，那么测到每个位置都有可能，测量之后波函数就变成在这个被测到的位置为1，在其他地方为0。如果重复很多次这样的测量，每次都处于同样的波函数。那么测到每个位置的次数的比例，就是波函数大小的平方。
[施郁原《练：yuán》创]
波函数的物理意义是什么？
量子力学中的波函数是对系统量子态的数学描述。我们可以把波函数看成是一个复数形式的概率振幅。根据玻恩的量子力学描述，波函数的模方代表了一个粒子在空间某处出现的概率。
我们想要得到一个[繁：個]确定的波函数，首先要获得一组完备的自由度的集合，也就亚博体育是题主所说的4个量子数。一旦这四个量子数确定了，描述粒子状态的波函数才能唯一确定。
但是对于一个给定的系统，选择哪些自由度构成完备自由度的集合并不是唯一的。对应地，波函数的域也不是唯一的。例如波函数可以在实(拼音：shí)空间中用位置坐标描述，也可以在动量空间中用动量去描述，二者可以通过傅里叶变换联系在（练：zài）一起。有些时候，对于一些无法描述清楚的实验现象，通过引进一些新的自由度，便可以很容易地解释
一个粒子，比如电子和光子，它们的自旋非零，在自由度的完备集合中就需要包含自旋这世界杯个离散变量。对于一个[繁：個]亚原子粒子还有可能包括一些其它离散变量比如同位旋。
图1. 经典和量子谐振子（拼音：zi）的对比
上图是经典和量子谐振子概念对开云体育单个无旋粒子的比较（图片来自Wikipedia）。 这两个(拼音：gè)过程差别很大。 经典过程（A-B）表示为粒子沿轨迹的运动。 量子过程（C-H）没有这样的轨迹
相反，它表现为一个波 这里纵轴表示波函数的实部（蓝色）和虚部（红色）。 （C-F）显示了薛定谔方程的四种不同的驻波解。 （G-H）还显示了两个不同的波函数，它们是薛定谔方程的解，但不是驻波。
图2. 氢原子中不同能量电子的波函数。每一点的亮度代表了《繁：瞭》在该点处观察到电子的概率：点的亮度越亮，观察到电子zi 的概率越(拼音：yuè)大。
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