• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.解释
  • 4.意义
  • 5.相关算法

量子涨落

在量子力学中,量子涨落(英语:quantum fluctuation。或量子真空涨落真空涨落)是在空间任意位置对于能量的暂时变化。从维尔纳·海森堡的不确定性原理可以推导出这结论。

基本信息

  • 中文名

    量子涨落

  • 外文名

    quantum fluctuation

  • 领域

    量子力学

  • 别称

    量子真空涨落真空涨落

  • 定义

    在空间任意位置能量的暂时变化

  • 学科

    量子力学

解释

首先什么是涨落,比如我们测一根火柴棍的长度,测量了十次,每次都可能不一样,记作image,我们可以对它们求个平均:

image

每一次对火柴棍的测量image和平均值image有个偏差image,即

image

image可正可负,10个image描述了每次测量对测量平均值的偏离。有时我们希望用一个指标来描述对测量平均值的偏离,最直接的想法是用平均,即

image

但由于每次偏离是随机的,如此定义的偏离的平均是0。合理的定义是对偏离的大小做平均,所谓偏离的大小是image偏离image的绝对值。这可以看做是先平方再开方:

image

为什么不直接使用image,是因为这样做量纲就不对了,image的量纲是面积,开方后才是长度。考虑到我们测量了十次,偏离的大小image定义为:

image

在以上例子中,每次测量的偏离image就是涨落,而image就是对涨落大小的一个估计。

—————————————————————类比的分隔线——————————————————

正式开始解释什么是量子涨落。首先量子力学研究的是波函数:

image

假如我们测量粒子的位置,粒子的位置在哪里我们也不知道,我们只知道粒子出现在位置x的几率密度是image。平均位置image就是:

image

在量子力学中,粒子出现在任意位置都是有可能的,此时对平均位置的偏离是:

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