波函数 \(\phi(x)\phi(y)\) 通常不被认为是定域性的,原因可以从量子力学的基本原理和定域性的定义来理解:

1. 定域性(Locality)的定义

定域性是指物理系统的某一部分的性质或行为只依赖于该部分附近的信息,而不依赖于远处区域的瞬时影响。换句话说,一个定域的理论不允许超距作用(action at a distance),任何影响或关联的传播速度不能超过光速。

2. 波函数 \(\phi(x)\phi(y)\) 的性质

  • 可分离性:\(\phi(x)\phi(y)\) 是两个单粒子波函数的乘积形式,看起来像是两个独立粒子的波函数。然而,这种形式并不一定保证定域性。
  • 纠缠与非定域性:如果系统的总波函数不能写成 \(\phi(x)\phi(y)\) 的形式(即存在纠缠),那么系统会表现出非定域性。但即使波函数是可分离的(如 \(\phi(x)\phi(y)\)),也可能隐含非定域性,具体取决于波函数的具体形式和物理情境。

3. 为什么 \(\phi(x)\phi(y)\) 可能不是定域的

  • 量子纠缠的隐含性:即使波函数形式上可分离,如果两个粒子之间存在关联(例如通过过去的相互作用),测量一个粒子仍可能瞬间影响另一个粒子的状态,从而违反定域性。这种现象在贝尔不等式实验中得到验证。
  • 波函数的全局性:量子力学中,波函数描述的是整个系统的状态,而不是单个粒子的独立状态。即使 \(\phi(x)\phi(y)\) 看起来是分离的,也可能隐含非定域的关联(例如动量或能量守恒导致的关联)。
  • 测量导致的非定域塌缩:在量子测量中,对一个粒子的测量会导致整个波函数的塌缩,这种塌缩是瞬时的,无论两个粒子相距多远。因此,即使波函数是可分离的,测量行为也可能引入非定域性。

4. 定域性与量子场论

在量子场论中,定域性通常通过场算符的局域对易关系(如 \([\phi(x), \phi(y)] = 0\) 对于类空间隔 \(x-y\))来体现。即使波函数形式上可分离,场算符的非定域关联仍可能导致非定域效应。

总结

\(\phi(x)\phi(y)\) 这种形式的波函数看似是定域的,但实际上量子力学的非定域性(如纠缠、测量塌缩等)可能使其表现出非定域行为。因此,单纯的可分离波函数形式并不能保证定域性。定域性需要更严格的约束,例如通过局域算符或相对论性因果结构来实现。

如果需要更具体的例子或数学推导,可以进一步讨论!