量子力学中总看到“波函数”这个词，究竟什么是波函数？
我们都听说过量子力学里面有个函数叫“波函数”，这个函数到底是啥，这个函数是用来干啥的，很多人并不清楚，今天我就来给大家解释下“波函数”，解开这个函数背后的神秘面纱。
其实前面早期的文章我都提过波函数，只不过没有深入讲解，今天我就从概念入手给大家详细剖析下波函数的真实内涵。首先你要明白波函数本身是一个函数，什么是函数？函数一般x和y两个值，x就是自变量，当x定下来后，y也就是定下来了。所以你要搞懂波函数，就必须要搞懂波函数的x和y到底是啥？
首先可以明确的告诉大家，波函数的x其实就是微观粒子的位置信息，用来表达微观粒子到底在哪。y是概率值（准确的说y的模长的平方），用来表达微观粒子在该位置概率是多少。所以大家通过y的含义就知道波函数是用来干啥的了吧。没错，就是用来预测概率的。因为微观世界里面描述物体运动都是用概率来描述，不能用肯定性语句描述。所以波函数能预测概率值，这已经是为我们预测一个微观粒子的将来起了很大的帮助。
知道了波函数的用处之后我们如何使用波函数呢？其实这个波函数本身是有一些初始参数的，比如你把一个微观粒子放到一个小瓶子里面，你想要知道未来3秒后，微观粒子处于正中心位置的概率是多少？你首先要把这个瓶子的状态信息输入到波函数，同时要把微观粒子本身的属性输入到波函数（如质量），那么接下来你只需把t=3秒和正中心的位置坐标信息带入到波函数，就可以计算出3秒后微观粒子处于正中心的概率到底是多少了？
当然你不仅仅可以计算3秒后微观粒子处于正中心的概率值，也可以计算微观粒子处于其它位置的概率值。而且你不仅可以计算3秒后的所有位置概率值，还可以计算任意时间微观粒子处于任意位置的概率值。所以大家可以体会到波函数作用有多大了吧。如果说宏观世界描述一个物体的运动状态我们可以用牛顿力学，那么微观世界里面的波函数就相当于是宏观世界的“牛顿力学”。
但是也许有人会问？波函数只是计算出概率值，对我们描述物体运动状态似乎不够完整吧。其实你能这样说也情有可原，比如我交给你一个任务：预言出一个物体3秒后速度是多少？宏观世界用牛顿力学一算就可以告诉你：该物体3秒后速度是10m/s，但是微观世界用波函数一算只会告诉你：该物体3秒后速度是10m/s的概率是30%，速度是11m/s的概率是20%等等。
大家体会到为啥有人会觉得波函数对物体运动状态描述不完整了吧，因为波函数只告诉你概率值。但是我要再次强调，描述微观世界只能用概率值，这是没办法的事情，这并不是因为目前我们的理论不够完善，也不是我们发明的观测仪器不够完善，而是微观世界本来就是“不确定的”。
什么叫本来就不确定？这是相对于我们宏观的“确定性”而言。比如你猜一张牌到底是啥？在你猜之前其实牌的花色已经定了，也就是已经确定了，当你翻开牌时你只是发现了已经早就确定好了的结果而已，你现在翻牌是这个花色，你晚1秒去翻牌仍然是这个花色，这就是宏观的“确定性”。
但是微观世界本身处于不确定状态，换言之如果微观世界可以翻牌，翻牌之前牌的花色完全是不确定的，当你翻牌的一瞬间牌的花色才确定下来，而且你现在去翻牌和晚1秒去翻牌，很可能翻的结果完全不一样，这就是微观世界的不确定性。这种不确定性是微观世界的内在属性，并且是一种真实的物理现象，只不过我们宏观世界不会出现这个，所以我们一时难以接受这种观点。
纳克微束
2024-10-29 广告
