关于量子力学的公理化问题

回顾历史,,美国大数学家馮.纽曼(匈牙利人,Von
Neumann,1903-1957)是把量子力学建立在严格数学基础上的第一人。1926年,冯.纽曼首先意识到量子系统的状态(所谓“量子态”)可以表现为复数无限维希尔伯特(Hilbert)空间中的一个“点”,与牛顿经典力学仅仅局限于有限维空间”大唱反调”,此时,冯.纽曼才是一个23岁的“小毛头”。随后,在1932年,冯.纽曼首次将量子力学”公理化“,请见“Mathematical
Foundations of Quantum Mechanics
”。

量子系统很复杂,在一个量子系统中,往往涉及到多个粒子。根据量子力学的原理,对一个量子系统的观察(或测定)将会导致整个系统状态的”确定“。如果系统处于”纠缠状态”,那么,由系统中一个粒子的状态可以推断出另一个粒子的状态,不管另一个粒子处于何处。这就是“超距感应”现象。

怎样把一个特定的量子系统“纠缠”到一起?这是一个很复杂的实际问题,但是,已经有了许多解决方案。在此,我们不去细说。现在,我们所关心的问题是:当年,冯.纽曼为什么要把量子力学与抽象的希尔伯特空间“纠缠”到一起?也就是说,为什么要把量子力学“嵌入”到希尔伯特空间之中?
什么是希尔伯特空间呢?既然量子力学已经在希尔伯特数学空间中“公理化”了,那么,量子力学不就成了现代数学的一个分支吗?事实确实如此,数、理不分家。

我此刻所面临的问题是,希尔伯特数学空间是否需要“科普”?到底能否“科普”?对此,我想试一试,敬请读者谅解。

袁萌 6月14日

时间: 2024-10-12 19:06:27

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