Интерпретация волны де Бройля

Вся материя состоит из волн — по крайней мере, ее можно так представить и она ведет себя именно так. Конечно, материя тоже ведет себя как частицы . Это один из странных, но верных выводов квантовой механики.

Длина волны де Бройля дает длину волны любой «волны материи». Эти волны не являются волнами в классическом смысле с амплитудой и т.п.; это волновые функции , которые выражают вероятное местоположение частицы как что-то похожее на волну. Вы можете думать об этом в том смысле, что при очень внимательном рассмотрении положение и движение частицы становятся размытыми и начинают выглядеть как волна, а не как одна точка.

Обычно мы думаем о материи как о волне только тогда, когда проводим наблюдения в масштабе, сравнимом с длиной волны де Бройля, которая для большинства объектов очень мала. Используя соотношение де Бройля$\lambda=\frac{h}{p}$, можно вычислить длину волны частицы с импульсом$p$. Например, электрон с кинетической энергией 10 эВ имеет длину волны 0,39 нм. Это длина волны волновой функции электрона. Если вы проведете эксперимент , который подчеркнет это волновое поведение, например, пропустив пучок электронов с этой энергией через дифракционную решетку с интервалом, сравнимым с этой длиной волны, вы увидите интерференционную картину, как и в случае со светом, потому что электроны ведут себя как волны (когда мы этого хотим).

Волна материи де Бройля в некотором смысле является предысторией волновой функции, но ее первоначальная интерпретация неверна.

Соотношение де Бройля устанавливает связь между характеристиками частиц (импульс, энергия) и волновыми характеристиками (частота, волновое число). Де Бройль думал (как Эйнштейн и Шредингер), что это настоящая «волна материи».

Но благодаря квантовой механике мы теперь знаем, что это неверно, что «волна» или «волновая функция» не является настоящей «волной материи». Так что де Бройль, Эйнштейн и Шредингер ошибались.

Правильная интерпретация — интерпретация квантовой механики — заключается в том, что «волновая функция» представляет амплитуду вероятности. Так что это не что иное, как комплексные числа, которые позволяют вычислять вероятности.

Фактически, в представлении Гейзенберга, где операторы зависят от времени, а состояния (волновые функции) постоянны, мы можем интерпретировать волновые функции — набор комплексных чисел — как некие начальные условия. Так что это не имеет ничего общего с реальной волной материи.

Если вы хотите узнать точное поведение волновой функции, вам придется использовать уравнение Шредингера.