波函式坍縮，是微觀領域的現象。微觀領域的物質具有波粒二象性，表現在空間分布和動量都是以一定機率存在的，比如“電子云”，我們稱之為波函式。
基本介紹
- 中文名：波函式坍縮
- 外文名：wave function collapse
- 簡介：微觀領域的現象
- 性質：物質具有波粒二象性
簡介,詳細說明,示例,
簡介
波函式坍縮，是微觀領域的現象。微觀領域的物質具有波粒二象性，表現在空間分布和動量都是以一定機率存在的，比如“電子云”，我們稱之為波函式。當我們用物理方式對其進行測量時，物質隨機選擇一個單一結果表現出來。如果我們把波函式比作是骰子的話（比如電子云），那么“波函式坍縮”就是骰子落地（比如打在螢幕上顯示為一個點的電子）。
詳細說明
波函式從疊加態坍縮成A或A非至少從某種意義上符合最大熵(最大信息量)原理。
當我們要測量粒子的動量的時候，粒子不一定剛好處於動量的本徵態，這個態可以表示為動量本徵態的疊加（動量本徵態組成一組完備的希爾伯特空間的基矢），當我們用儀器對粒子進行測量的時候，相當於是對粒子進行了一個作用，即用動量算符作用在這個態上，只進行一次測量的時候，我們只能得到一個動量值（動量本徵值），而這個時候的態，只有處於動量的相對應的本徵態上時才會這樣，這就是說，當進行測量的時候，因為我們的儀器對粒子的影響，使得粒子由原來的態坍縮到了這個動量本徵態。但是我們測量的時候，也可能得到其他的本徵值，即，也可能坍縮到其他的動量本徵態，所以，要進行多次測量。
示例
假設量子基態為 A， A非， 又假設疊加態為
B = c1A + c2A非 (1)
從性質上來看，我們總可以認為 B有一部分屬於A，另一部分屬於A非，於是有，歸一化的疊加態為
Bn= rA + (1-r)A非 (2)
0<=r<=1
現在來考慮Bn 所包含的相對信息量，顯然相對信息量以A或A非為參照物是合適的，比如考慮“又死又活”的薛定鄂貓相對於“死”或“活”包含多少信息是合適的。
於是我們形成了兩種泛有序對
(A，Bn) (3-1)
(A非，Bn) (3-2)
我們要問：(3-1)和(3-2)取什麼形式所包含的信息量最大呢？
現在考慮(3-1)的泛有序對所對應的廣義集合
A + Bn = (1+r)A + (1-r)A非 (4)
這個廣義集合所對應的信息熵為
H= -(1+r)/2log2 ((1+r)/2) - (1-r)/2log2 ((1-r)/2) (5)
顯然當 (1+r)/2 = (1-r)/2, 或 r=0時， 信息熵H取最大值Hmax
Hmax=1(比特) (6)
此時 (A，Bn) = (A, A非) (7)
再考慮(3-2)的泛有序對所對應的廣義集合
A非+Bn = rA+ (2-r)A非 (8)
這個廣義集合所對應的信息熵為
H= -r/2log2 (r/2) - (2-r)/2log2 ((2-r)/2) (9)
顯然當 r/2 = (2-r)/2 ， 或 r=1時， 信息熵H取最大值Hmax
Hmax = 1(比特) (10)
此時 (A非，Bn) = (A非, A) (11)
於是我們得出結論：波函式從疊加態坍縮成A或A非至少從某種意義上符合最大熵(最大信息量)原理
