什么是量子力学,它本质是什么?

什么是量子力学,它本质是什么?

量子力学和经典力学的本质区别从量子力学的几个公设就可以看出来。

首先,量子力学中系统状态被希尔伯特空间H中的矢量描述,而可观测的力学量是定义在H中的算符O,测量O会得到O的某个本征值,而系统状态会在测量后落入属于这个本征值的本征态。

第二,量子力学中位置x和动量p是不对易的,这样自然会导致某些微观系统的哈密顿算符拥有分立的本征值,即微观系统能量是量子化的。

第三,量子力学中微观粒子从A到B的路径不唯一,各种路径都有可能,只是每条路径的概率幅不同。这就是费曼原理,它可以自然地导出微观系统的运动方程,在非相对论情形下就是薛定谔方程。当然,如果我们取普朗克常数h→0的极限,费曼原理会退化到经典力学的最小作用量原理,以此可以得到经典力学系统的运动方程(拉格朗日方程/哈密顿方程)。

第四,量子力学中粒子的统计规律和经典力学不一样,即有所谓的自旋-统计关联。不过这个原理可以从量子场论中推出,不算是一个独立的公设。