龙桂鲁教授提出量子力学波函数可能就是微观物质的存在形式

研究相关的论文题目为: “Realistic Interpretation of Quantum Mechanics and Encounter-Delayed-Choice Experiment”。该成果发表在2018年第3期的Science China Physics, Mechanics & Astronomy(《中国科学:物理学 力学 天文学》英文版)上，清华大学龙桂鲁教授担任第一和通讯作者。龙桂鲁教授认为描述微观物体的波函数就是微观物体的真实存在,而不再仅仅是一种简单的数学描述手段,也就是说,微观物体是以波函数的形式存在的。龙桂鲁教授和合作者们设计并实现了一种巧妙的相遇延迟选择实验,实验数据很好地支持了这一观点。这项研究有助于打开人们认知神秘量子世界的大门。

目前,在学术界存在多种对量子力学中波函数本质的诠释,例如哥本哈根概率波理论、德布罗意导航波理论以及多世界理论等。其中根本哈根学派提出的概率波理论是一种较为传统的诠释,该方案认为波函数仅是一种数学函数,用来计算微观物体在某一处出现的概率。然而这种对波函数的诠释仅能够用于描述物理现象,而对于如何刻画量子物体的具体存在形式却力有不及。因此,尽管量子力学发展已有百年,但是对波函数本质的认知至今尚未完全统一。波函数的本质问题就像是迷雾一般弥漫在人们眼前阻碍了对神秘量子世界的清晰认识。

在该项研究中,龙桂鲁教授对波函数提出了一种实在诠释,认为波函数是微观物体的存在方式,也就是说,微观物体以波函数的形式弥散在空间中,同时具有振幅和相位,以小于或等于光速的速度传播。波函数模的平方表示微观物体在空间中的分布,当测量发生时,根据量子力学中的波函数塌缩假设,弥散在空间中的微观物体会发生瞬时的塌缩,此时微观物体表现出粒子性。而由相位也即相干性引起的波函数干涉相长和相消又使得微观物体在空间中的分布形式发生变化,从而使得微观物体能够表现出波动性。这种诠释不仅能够像传统的哥本哈根诠释一样可以描述物理现象,而且能用简单易懂的图像理解神秘的量子效应，如量子隧道效应、双狭缝实验中光子同时处在两个狭缝、量子纠缠、非局域性、波粒二象性等。

这项研究提出的波函数实在诠释,将波函数看作是微观物体的真是存在,而不再是简单的数学描述,这打破了人们对波函数的传统认识,对于人们深刻理解量子规律,进一步探索微观世界都具有重要意义。