Почему волновая функция коллапсирует, когда происходит наблюдение?

Коллапс волновой функции (в копенгагенской интерпретации) — это, по определению, то, что делает измерение. На вопрос «почему» нет ответа, по крайней мере, в стандартной интерпретации. Более современная интерпретация состоит в том, что система декогерентизируется при взаимодействии с окружающей средой и приблизительно воспроизводит постулируемый коллапс волновой функции, включая правило Борна.

Коллапс волновой функции — это всего лишь одна интерпретация того, что происходит, когда выполняется «измерение» (что бы это ни значило) квантовой системы. Идея состоит в том, что волновая функция системы «схлопывается» в единственное собственное состояние одной из наблюдаемых .

Другими словами, система переходит от отсутствия определенного значения позиции/импульса/энергии/того, что у вас есть, к тому, чтобы иметь единственное определенное значение всего, что вы измеряете.

Функция вероятности, как в классической, так и в квантовой механике, является функцией некоторых переменных.

Классический пример: возьмем вероятность смерти как функцию возраста (рис. 1 по ссылке). Вероятность в каждом возрасте мала, пока человек не достигнет почтенного возраста. В возрасте 97 лет вероятность того, что почтенный умрет в том же году, составляет около 30%. Измерение имеет два значения, либо мертвые, либо живые. Как только наступает смерть, вероятность «схлопывается» до достоверности до одного из вероятных значений. Если кто-то измеряет/проверяет для этого года конкретного почтенного человека 97 лет, и он/она жив в конце года, это также является измерением, которое рухнуло до достоверности. За исключением того, что эта терминология коллапса не используется для классических вероятностей.

Волновая функция — это распределение вероятности для получения определенного значения измерения для содержащихся в ней переменных, например, для частицы, столкнувшейся с (x, y, z) на экране. Если вы видите попадание частицы на экран, измерение было произведено, вероятность рухнула до уверенности, что частица находилась в точке (x, y, z).

Как для классических, так и для квантово-механических функций распределения вероятностей необходимо провести большое количество измерений, чтобы подтвердить правильность распределения вероятностей, если оно предсказано теорией. Каждое отдельное измерение представляет собой «коллапс» распределения вероятностей, т. е. измеряется один элемент статистически описываемого поведения.

Коллапс — это запутанная и нечеткая терминология, на мой взгляд, конечно.