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（复亚博体育旦大学物（练：wù）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
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（繁体：數）。这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。 当然，将所{pinyin：suǒ}有位置的概率加【读：jiā】起来，就是1。
这个波函数不是随随便便的，它随时间[繁体：間]的变化由一个叫做薛定谔方程的方程决定。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[拼音：fēn]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量决定的。
在某个波函数下，如果去测量粒子的位置，那么测到每个位置都有可能，测量之后波函数就变(繁：變)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【拼音：cì】数的比例，就是波函数大小的平方。
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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。我们想要得到一个确定的波函数，首先要获得一组完备的自由度的集合，也就澳门博彩是题主所说的4个量子数。一旦这四个量子数确[拼音：què]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《拼音：dù》，便可以很容易地解《pinyin：jiě》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（繁体：閤）中就需要包含自旋这个离散变量
对于一个亚原子粒子还有可能包括一些其它离《繁体：離》散变量比如同位旋。
图1. 经典和量世界杯子《pinyin：zi》谐振子的对比
上图是经典和量子谐{pinyin：xié}振子概念对单个无旋粒子的比较（图片来自Wikipedia）。 这两个过程差别很大【读：dà】。 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）显示了薛定谔极速赛车/北京赛车方程的四种不同的驻波解。 （G-H）还显示了两[繁：兩]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【pinyin：zhōng】不同能量电子的波函数。每一点的亮度代表了在该点处观察到电子《拼音：zi》的概率：点的亮度越亮，观察到电子的概率越[拼音：yuè]大。
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