什么是量子混沌(Quantum Chaos)？

量子混沌，一个非技术术语，是一个科学的速记，指的是用混沌理论来解释量子系统。混沌理论可以解释从宏观到微观所有动力系统中发生的不规则现象。这些不规则包括卫星绕行星旋转时的一个波动或是不可预测的电子在原子水平上的位置。量子系统是在分子水平上运行的系统。把这些定义结合起来，量子混沌试图解释分子系统中的不规则现象。由于太阳引力的作用，月球绕地球轨道的摆动背后的机制被用来创建一种统计测量方法，帮助解释和预测低能粒子的行为，科学家们不确定量子混沌是否存在。原子倾向于表现出可预测的波状能量模式。分子水平的物体似乎对初始条件（物理混沌的传统定义）没有极端的敏感性。甚至有些确实出现的问题也可以通过微扰理论来解释，它允许一个系统出现微小的偏差，这种偏差基本上可以通过经典物理学来解释。然而，正如20世纪一些物理学家发现的那样，并不是所有发生在分子水平上的事件都能通过经典量子模型得到充分的解释或预测。根据这些模型，像粒子从一个地点移动到另一个地点的事件，将需要指数级增长的能量，而这些能量是不可能产生的。但是，由于观察到粒子的运动没有产生这些能量水平，科学家们不得不想出一种不同的方法来解释这种现象科学家解释的一种方法是通过对里德堡原子的研究。里德堡原子是一种高能量原子，表现出可以通过经典物理学解释的混沌行为。对这些原子的研究表明，涉及量子混沌的系统具有高度相关的能级。粒子的能级是不是像经典分子那样随机分布的。一个子系统的事件与另一个子系统的事件有着千丝万缕的联系，因此，一个能谱可以用来至少部分地解释这些粒子的行为。另一种方法是观察经典物理学能够解释大系统中不规则现象的情况。月球绕地球轨道由于太阳引力而发生摆动的力学机制被用来解释创造一种统计测量方法来帮助解释和预测低能粒子的行为。虽然物理学中的经典模型不能充分解释这些混沌分子系统的行为，有趣的是，量子混沌用这些模型作为出发点来创建新的模型来进一步了解这些系统。