Правило Борна в квантовій механіці визначає ймовірність отримання певного результату при вимірюванні в квантовій системі. Його сформулював 1926 року німецький фізик Макс Борн[1]. У найпростішій формі правило стверджує, що густина ймовірності виявити частинку в певній точці пропорційна квадрату модуля її хвильової функції в цій точці. Правило Борна належить до фундаментальних принципів квантової механіки. Було чимало спроб вивести його з інших припущень квантової механіки, але результати залишаються непереконливими.
Правило
Правило Борна стверджує, що при вимірюванні спостережуваної, якій відповідає ермітів оператор
у системі з нормованою хвильовою функцією
(дивіться бра-кет нотація)
- результатом буде одне з власних значень оператора , а
- імовірність отримати певне власне значення дорівнює , де — проєкція на власний простір, що відповідає .
- У разі, коли власний простір , що відповідає одновимірний і визначається нормалізованим власним вектором , дорівнює , тож імовірність дорівнює . Оскільки комплексне число відоме як амплітуда ймовірності того, що вектор стану відповідає воласному вектору , зазвичай правило Борна описують, як твердження, що ймовірність дорівнює квадрату амплітуди (точніше добутку амплітуди на спряжене до неї число). Еквівалентно, ймовірність можна записати як .
У разі, коли спектр не цілком дискретний, спектральна теорема доводить існування певної проективної міри , що є спектральною мірою . Тоді
- імовірність того. що результат вимірювання належить мірній множині задається величиною .
Якщо розглядати хвильову функцію
для окремої безструктурної частинки в координатному просторі, це зводиться до твердження, що густина ймовірності
вимірювання положення в час
задається виразом
Історія
Борн сформулював правило в роботі 1929 року[1]. Роз'язавши рівняння Шредінгера для задачі розсіяння, під впивом роботи Ейнштейна з фотоефекту[2] Він у примітках внизу сторінки, він зробив висновок, що таке правило є єдиним тлумаченням розв'язку. 1954 року, разом із Вальтером Боте, він отримав Нобеліську премію з фізики за цю та інші роботи[2]. Джон фон Нейман обговорює застосування правила Борна в книзі 1932 року[3].
Виноски