[科普中國]-莫特問題

莫特問題（Mott problem）是一個佯謬，顯示出在研究波函數(shù)坍縮與量子測量時所遇到的困難。這問題最先由內維爾·莫特爵士與維爾納·海森堡于1929年表述為在云室里，球對稱性波函數(shù)坍縮為線形徑跡的佯謬。

介紹在量子力學里，莫特問題（Mott problem）是一個佯謬，顯示出在研究波函數(shù)坍縮與量子測量時所遇到的困難。這問題最先由內維爾·莫特爵士與維爾納·海森堡于1929年表述為在云室里，球對稱性波函數(shù)坍縮為線形徑跡的佯謬。1

實際而言，幾乎所有高能物理學實驗，例如那些在粒子碰撞器（particle collider）進行的實驗，涉及到的散射波函數(shù)都具有球對稱性?？墒?，粒子碰撞后的偵測結果，總是呈線形徑跡。這真是令人難以揣測，為什么球對稱性波函數(shù)在實驗里會展現(xiàn)為線形徑跡？然而，這是所有粒子碰撞實驗慣常得到的結果。

1953年，物理學者毛里求斯·任寧格（Mauritius Renninger）給出一個相關的變版表述，知名為任寧格實驗（Renninger experiment）。在這表述里，沒有偵測到粒子的事件也可以算為量子測量，換句話說，測量可以被完成，甚至在沒有偵測到任何粒子的狀況下。2

莫特的分析在莫特與海森堡的原本1929年表述里，他們提到一個放射性原子核發(fā)生衰變，發(fā)射出一個α粒子，其波函數(shù)呈球對稱性；但是，在威爾遜云室里觀察到的這種衰變的結果永遠是直線徑跡（假設偏轉粒子徑跡的磁場為零）。直覺地思考，這種波函數(shù)應該隨機地將云室內的原子離子化，然而實際并非如此。莫特給出理論證明，在位形空間里，云室的所有原子都在作用，云室里每一顆凝結珠發(fā)生在同樣直線附近的事件具有壓倒的可能性。唯一不確定的是，波函數(shù)會坍縮為哪一條直線徑跡；其概率分布呈球對稱性。

莫特的分析令人聯(lián)想到理查·費曼發(fā)明的路徑積分表述方法，但是比它要早了二十年。思考被α粒子離子化的原子，通過計算它們的每一種可能位置組合，莫特證明，聯(lián)合概率分布壓倒性地傾向于離子化路徑就是經(jīng)典路徑的案例。

現(xiàn)代應用現(xiàn)今，莫特問題偶而會出現(xiàn)于天文物理學或宇宙學的理論研究里，當思考大爆炸的波函數(shù)演化或其它天文學現(xiàn)象之時。

參閱自發(fā)對稱性破缺

伊利澤-威德曼炸彈測試問題

本詞條內容貢獻者為:

李嘉騫 - 博士 - 同濟大學