4.1.5 První Bornův postulát
První Bornův postulát [1], [2] podává fyzikální interpretaci vlnové funkce částice v x-reprezentaci. Obdobným způsobem je pomocí druhého Bornova postulátu interpretována vlnová funkce částice v p-reprezentaci.
Důsledky prvního Bornova postulátu
Všimněme si několika velmi významných důsledku výše uvedeného tvrzení.
Především první Bornův postulát implicitně předpokládá, že kvadrát absolutní hodnoty vlnové funkce je integrovatelný na libovolné měřitelné podmnožině , speciálně i na celém . Zkráceně v takovém případě hovoříme o kvadraticky integrovatelné vlnové funkci. Na vlnovou funkci popisující fyzikálně realizovatelný stav bodové částice takto klademe významnou omezující podmínku. Jedním z důsledků této podmínky je fakt, že rovinná monochromatická vlna nereprezentuje žádný fyzikálně realizovatelný stav volné částice. Odpovídající vlnová funkce totiž na kvadraticky integrovatelná není.
Pouze výše uvedená pravděpodobnost je měřitelnou veličinou. Samotnou vlnovou funkci měřit neumíme - obsahuje tudíž částečně i informaci, která není fyzikálně relevantní. Například měřitelné důsledky teorie se nezmění, pokud zadanou vlnovou funkci násobíme nenulovou, obecně imaginární konstantou.
Vždy proto můžeme přejít k nové vlnové funkci
splňující normovací podmínku O takto zavedené funkci hovoříme jako o vlnové funkci normované k jednotce. Kvadrát její absolutní hodnoty má pak význam hustoty pravděpodobnosti nalezení částice v čase t v místě zadaném polohovým vektorem Mějme ovšem na paměti, že samotný stav částice je stejně dobře popsán normovanou i nenormovanou vlnovou funkcí.
Ani po normování není vlnová funkce určena jednoznačně. Stále ještě můžeme měnit její fázi (násobit ji imaginární jednotkou ), aniž se to jakkoliv dotkne měřitelných výsledků teorie. Proto se obvykle hovoří o fázi vlnové funkce jako o nefyzikálním stupni volnosti.
V rámci Bornovy statistické interpretace vlnové funkce hovoříme o pravděpodobnosti nalezení částice v jisté oblasti prostoru. Znamená to, že odpovídající pravděpodobnost vždy existuje, a měření polohy částice je tedy statisticky regulární proces. K podobnému závěru docházíme na základě druhého Bornova postulátu i pro měření hybnosti částice. A uvedené tvrzení se dokonce v rámci kvantové teorie rozšiřuje i na všechna ostatní měření, která mají zpravidla, podobně jako měření polohy a hybnosti, pouze pravděpodobnostní charakter.
Jednorozměrné vlnové funkce
V případě částice vázané na přímku je nutno výše uvedené trojrozměrné integrály nahradit integrály jednorozměrnými. Pravděpodobnost nalezení částice popsané v čase t vlnovou funkcí na intervalu (a,b) je pak dána výrazem
[1] BORN,
M. Zeitschrift für Physik, 1926, Bd.
37, S. 863.
[2] BORN, M. Zeitschrift für Physik, 1926, Bd. 38, S. 803.