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第118章 玻恩发表波函数的统计诠释

玻恩,德国著名理论物理学家、矩阵力学的创始人之一,1882年出生于德国普鲁士西里亚省。1970年去世,享年88岁。

薛定谔建立的波动力学很快被物理学界所接受,但是人们对波函数所表达的意义却无法正确理解,就连薛定谔自己也没有找到波函数的正确解释。出人意外的是,对波函数的意义做出正确解释的竟是矩阵力学的创始人之一的玻恩教授!1926年,当玻恩得知戴维逊的电子衍射实验后,他立刻意识到那就是德在罗意所预言的电子衍射的实验证据。他在爱因斯坦关于波场与光量子关系的启示下,通过光子与电子的类比,提出了著名的波函数的几率诠释。

玻恩在1926年6月25日发表的《散射过程中的量子力学》一文中,详细表述了他对波函数意义的几率诠释。他首先分析了薛定谔对波函数的诠释,并提出了认为不妥当的地方,随后他提出了一个非决定论的解释——|ψ2|是几率密度。关于为何提出这种解释,他在1954年诺贝尔授奖演讲中指出:“爱因斯坦的观念又一次引导了我,他曾经把光波的振幅解释为光子出现的几率密度,从而使粒子和波的二象性成为可理解的。把这一观念推广到波函数,|ψ2|必须是电子(或其他粒子)的几率密度。”利用这种解释,玻恩就明确了德布罗意波的意义——|ψ2|就是电子在t时刻出现于r地点的几率密度。所以,德布罗意波是一种几率波,并不表示任何媒质的真实振动,波函数在空间某点上的强度和粒子在该点出现的几率成正比,这种出现的几率以波的形式连续地传播。

正是玻恩赋予波函数的这种统计意义,才使人们能更好地理解薛定谔方程、量子力学。也正是这一突出贡献,使他获得了1954年度诺贝尔物理学奖。