¿Implica la mecánica cuántica que las partículas no tienen trayectorias?

Question

En la Mecánica Clásica se describe la evolución de una partícula, dando su trayectoria. Esto es bastante natural, ya que parece una partícula debe estar en algún lugar y debe tener algún estado de movimiento. En la Mecánica Cuántica, por otro lado, se describe la evolución de una partícula con su función de onda $\Psi(x,t)$ que es una función tal que $|\Psi(x,t)|^2$ es una función de densidad de probabilidad de la posición de la variable aleatoria.

En ese caso, la resolución de las ecuaciones de la teoría en lugar de dar la trayectoria de la partícula da la información estadística al respecto. Hasta ahí está bien, estos son sólo modelos matemáticos. El modelo de la Mecánica Clásica ha sido confirmado con los experimentos en algunas situaciones y el modelo de la Mecánica Cuántica ha sido confirmado con los experimentos en situaciones de la Mecánica Clásica fallado.

Lo que es realmente preocupante mí es: ¿el hecho de que la Mecánica Cuántica modelo ha sido ampliamente confirmado que implica una partícula no tiene trayectoria? Sé que algunas personas argumentan que la partícula está realmente en ninguna parte y que la observación es lo que lo hace tomar una posición. Pero, para ser sincero, no me trague esa idea. A mí me parecía que sólo refleja el hecho de que no sabemos realmente lo que está pasando.

Así, la Mecánica Cuántica implica que una partícula no tiene trayectoria en absoluto o partículas tienen bien definidas las trayectorias, pero la teoría no es capaz de dar más información acerca de a continuación, que acaba de probabilidades?

Answer 1

Los sistemas cuánticos no tener una posición. Esto es intuitivamente difícil de comprender, pero es fundamental para una adecuada comprensión de la mecánica cuántica. QM tiene una posición de operador que se pueden aplicar a la función de onda para devolver un número, pero el número que se obtiene es una distribución aleatoria con densidad de probabilidad dada por $|\Psi |^2$.

No puedo enfatizar esto lo suficiente. Lo que instintivamente nos pensamos como una posición es una propiedad emergente de los sistemas cuánticos en el límite clásico. Los sistemas cuánticos no tienen una posición, por lo que pide (por ejemplo) la posición de un electrón en un átomo es una pregunta sin sentido. Dado que no hay ninguna posición, obviamente pidiendo la evolución de la posición con el tiempo, es decir, la trayectoria, es también absurdo.

Usted dice:

Yo no tragar esa idea. A mí me parecía que sólo refleja el hecho de que no sabemos realmente lo que está pasando.

y está lejos de estar solo en esto, como en efecto su Albertness mismo habría estado de acuerdo con usted. La idea de que no sabemos lo que está sucediendo es que genéricamente se conoce como una variable oculta de la teoría, sin embargo ahora tenemos evidencia experimental de que el local de la variable oculta teorías no pueden existir.

Answer 2

Así, la Mecánica Cuántica implica que una partícula no tiene trayectoria en absoluto

Depende de lo "absoluto" y lo de "partícula" y lo "trayectoria" significa. Todas estas palabras en la física dependen del marco. Para distancias de más de nanómetros y las energías más grande que algunos de kilo electrón voltios o menos, el marco clásico es lo que define a estas palabras. Una partícula tiene un fijo de centro de masa que, dado un impulso describe una trayectoria de acuerdo a la mecánica clásica de las teorías.

o partículas tienen bien definidas las trayectorias, pero la teoría no es capaz de dar más información acerca de ellos, que las probabilidades?

Para distancias de más de nanómetros y las energías de más de unos pocos keV partículas tienen bien definidas las trayectorias.( Los tamaños dependen del Principio de Incertidumbre de Heisenberg y el valor muy pequeño de h_bar).

Aquí está un electrón de la trayectoria, el electrón es una partícula

y el ancho de su trayectoria es más pequeño que un micrón. No hay ninguna ambigüedad en su particleness , y la trayectoria puede ser calculada clásicamente, dado que el campo magnético que es perpendicular al plano de la foto.

Lo que trae la mecánica cuántica por la fuerza es que si uno se acumula una gran cantidad de electrón-en-protón scatterings y trata de modelar matemáticamente lo que ocurre cuando un electrón golpea a un protón . La mecánica clásica se produce un error y la teoría de la mecánica cuántica ha sido muy exitoso en la descripción de los datos en el nivel microscópico de un electrón golpear a un protón. El resultado es que el clásico de la trayectoria idea cae en estas pequeñas distancias. Uno tiene lugar de una partícula reunión de una partícula, un mecánico-cuántica de la entidad reunión de un mecánico-cuántica de la entidad y de su interacción implica que hay una distribución de probabilidad de controlar lo que está sucediendo.

Así que "en absoluto" se define como "trayectorias existen en las dimensiones macroscópicas, mecánica cuántica probabilidades reinado en el sistema de micro." El clásico de la trayectoria emerge sin problemas subyacentes de la mecánica cuántica nivel.

P. S. No existen manifestaciones macroscópicas de la mecánica cuántica , como la superconductividad , pero eso es otra historia.

Answer 3

Si usted tiene una conserva de probabilidad (como en nonrelativstic la mecánica cuántica), a continuación, obtener una conserva actual, la probabilidad actual.

En casi todas las situaciones que va a hacer para usted lo que usted quiere una velocidad para hacer. Simplemente no tratar de llegar a hacer más de lo que usted quiere, esperando a ser demasiado clásica. Por ejemplo, la expectativa de valor de impulso podría ser cero en una energía eigenstate, incluso si la probabilidad de corriente es cero en todas partes.

Además, la probabilidad actual no es única. Si se agrega el curl de cualquier campo vectorial a su probabilidad actual de que va a lograr solo como mucho. Así que usted no desea leer demasiado en ella.

Pero podría ser lo que usted necesita si usted está buscando algo.

Answer 4

La física cuántica tiene impulso. Simplemente no es algo fundamental. Decir que la física cuántica no tiene impulso porque es solo la forma de onda que evoluciona es como decir que un avión no tiene alas porque en realidad es solo un grupo de átomos.