视频字幕
玻姆力学是由物理学家大卫·玻姆在1952年提出的量子力学诠释。与主流的哥本哈根诠释不同,玻姆力学是一种决定论理论,认为粒子具有确定的位置和轨迹,量子现象具有客观实在性,不需要波函数坍缩的概念。这一理论为理解量子世界提供了全新的视角。
玻姆力学的核心理论基于两个关键要素:量子势和粒子轨迹。通过将波函数写成振幅和相位的形式,薛定谔方程可以分解为连续性方程和量子哈密顿-雅可比方程。在这个框架中,粒子具有确定的位置和动量,同时受到经典势能和量子势的共同作用,量子势的表达式包含了波函数振幅的二阶导数。
量子势是玻姆力学的核心概念,其数学表达式为负的普朗克常数平方除以二倍质量,再乘以波函数振幅的拉普拉斯算子除以振幅本身。量子势具有非局域性特征,不依赖于粒子的具体位置,而是由整个波函数的形状决定。与经典势能不同,量子势携带了波函数的几何信息,正是这种量子势引导粒子运动并产生所有的量子效应。
在玻姆力学中,粒子轨迹通过速度场来确定,速度等于波函数相位的梯度除以质量。粒子严格按照这个速度场运动,形成确定的轨迹。这些轨迹具有重要特性:给定初始条件后轨迹完全确定,轨迹是光滑连续的,并且不同的轨迹永远不会相交。通过波函数的相位信息,我们可以完全确定粒子的运动轨迹。
玻姆力学为双缝实验提供了全新的解释。在这个理论中,粒子通过确定的狭缝,但受到量子势的影响而改变轨迹。量子势携带了两个狭缝的信息,即使粒子只通过一个狭缝,它仍然能感受到另一个狭缝的存在。这样,即使粒子有确定的轨迹,仍然会在屏幕上产生干涉图样。这与哥本哈根诠释的波函数坍缩概念形成鲜明对比,体现了实在论与互补性原理的根本分歧。