什么是导航波和导航系统（目前用于导航的导航系统有哪些）
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什么是导航系统
GPS[1]是以全球24颗定位人造卫星做基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航和定位系统。GPS的定位原理是：用户接收卫星发射的信号，从中获取卫星与用户之间的距离、时钟校正和大气校正等参数，通过数据处理确定用户的位置。现在，民用GPS的定位精度可达10m以内厶GPS具有的特殊功能很早就引起了汽车界人士的关注，当美国在海湾战争后宣布开放一部分GPS的系统后，汽车界立即抓住这一契机，投入资金开发汽车导航系统，对汽车进行定位和导向显示，并迅速投入使用。 汽车GPS导航系统由两部分组成：一部分由安装在汽车工的GPS接收机和显示设备组成；另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。计算机控制中心是由机动车管理部门授权和组建的，它负责随时观察辖区内指定监控的汽车的动态和交通情况，因此整个汽车导航系统起码有两大功能：一个是汽车踪迹监控功能，只要将已编码的GPS接收装置安装在汽车上，该汽车无论行驶到任何地方都可以通过计算机控制中心的电子地图上指示出它的所在方位；另一个是驾驶指南功能，车主可以将各个地区的交通线路电子图存储在软盘上，只要在车工接收装置中插入软盘，显示屏上就会立即显示出该车所在地区的位置及目前的交通状态，既可输入要去的目的地，预先编制出最佳行驶路线，又可接受计算机控制中心的指令，选择汽车行驶的路线和方向。 随著计算机技术的快速发展, 汽车系统已成为计算机软硬件的必争之地。汽车导航系统是其中最为突出的应用之一。从应用的角度，汽车导航系统可分为两类。第一种方式是汽车拥有独立的GPS导航装置，可以进行自主导航。例如，全球导航系统领先者VDO公司开发的MS6000系统，将音响和导航技术融为一体，采用直观的菜单和易操作的遥控装置，只要输入目的地，并在它提供的最多8条路线中选定一条，就可在导航系统指引下轻松上路。它会通过车载喇叭，播放行驶方向的语音提示，并在大型彩色显示屏上显示导航图像。日本松下公司推出的多用途汽车GPS导航仪，配备了CD驱动器和5.8英寸TFT液晶显示器。第二种方式是公众信息服务性质的车辆定位跟踪、监控系统。它由车载GPS接收部分和监控中心GPS定位导航部分组成，使用专线或公共网络进行通信，为行驶的车辆提供导航信息、跟踪调度、保全防盗、信息查询与救援等项服务。北京的“ 奥星天网” GPS信息服务系统、南京的110报警巡逻车GPS系统等，统统属于此类之例。 目前，汽车导航系统的理论研究与实践探索已经呈现出方兴未艾的蓬勃趋势，许多软件公司都已开发除了自己的汽车导航系统。汽车导航系统的不断发展和成熟也必将为社会经济的发展带来更多的收益，为人们带来更多的方便。
关于波函数的诠释有哪些？
有这些：哥本哈根概率波诠释、德布罗意导航波诠释、埃弗莱特多世界诠释。
哥本哈根概率波诠释
波恩、海森堡和玻尔所支持的哥本哈根诠释，是现在的主流派。“哥本哈根诠释认为波函数没有物理本质，仅是一种数学描述, 用来计算微观物体在某一处出现的概率，只要计算结果与实验结果相符即可。”龙桂鲁说道。
哥本哈根诠释中，对微观粒子进行测量时，微观粒子由多种可能性的迭加态转换到一个特定的本征态，体系的状态转化瞬时发生，这称作“波函数坍缩”。粒子具体转换到哪一个状态是完全随机的。
德布罗意导航波诠释
导航波理论最早在1927年由法国理论物理学家德布罗意提出。美国物理学家玻姆在1952年开始接手，一直研究到1992年离世。因此该理论也被称为德布罗意—玻姆理论。“德布罗意导航波诠释认为波函数就是一个引导波，粒子按照这个波函数的引导走，也就是说粒子行走的位置是被一个波函数引导好的。”龙桂鲁说道。
在德布罗意—玻姆理论中，电子始终拥有确定的位置，即便该位置无法被观察者察觉。电子的位置受到导航波的引导。一个电子只能通过一条缝隙，但导航波可以同时穿过两条缝隙。导航波的干涉产生了侦测屏上的干涉图。
埃弗莱特多世界诠释
多世界理论由美国物理学家休·埃弗莱特提出。龙桂鲁介绍，多世界理论认为当粒子经过双缝后，会出现两个不同的世界，在其中一个世界里粒子穿过了左边的缝隙，而在另一个世界里粒子则通过了右边的缝隙。波函数不需要“坍缩”，去随机选择左还是右，事实上两种可能都发生了。只不过它表现为两个世界：生活在一个世界中的人们发现在他们那里粒子通过了左边的缝隙，而生活在另一个世界的人们观察到的粒子则在右边。
也就是说，粒子穿过双缝的一瞬间产生了多个平行宇宙，每个宇宙对应一种可能性。由于我们只是恰好生活在其中一个平行宇宙中，所以只观察到了一种结果。
导航波理论为何没有被普遍接受？
导航波理论是量子力学的一种诠释，它最早由德布罗意提出。在薛定谔方程中添加奇异解，用奇点来描述粒子。这样距离粒子较远的障碍物也能影响粒子的运动。我个人觉得这个理论比哥本哈根诠释更加直观，可以避免波函数坍缩等问题，而且导航波理论即使是克莱因戈登方程的情形仍然是可用的。为什么没有被学术界广泛接受呢？最初看到这种解释，是在洪定国的书《物理实在论》，不过名字不叫“导航波理论”，这个名字没听说过。洪书中说的是，这个理论最初被德布罗意称为“波导理论”，玻姆称为“量子势”，这种量子势是非定域的。
量子世界中的波函数到底是数学描述还是实体？
最近清华大学物理学教授龙桂鲁带领的团队，提出完全不同的全新观点，认为波函数是微观物体的真实存在。
不同于我们日常感知到的宏观世界，量子力学所描绘的是微观世界。量子力学的理论核心之一就是利用波函数来描述微观物体的量子状态。然而，尽管量子力学已有百年的发展历程, 但是波函数的本质是什么，依然是一个悬而未决的谜团。近日，清华大学龙桂鲁教授以第一和通讯作者身份，在2018年第3期《中国科学：物理学 力学 天文学（英文版）》上发表的一项研究，为我们揭开了波函数的神秘面纱。
双缝实验 量子世界最早展示的怪事之一
首先来看看量子世界最早给我们展示的一件怪事，那就是著名的双缝实验。如果有一只大黄鸭在水池里上下摆动，引发周期性的涟漪向外散去。一段距离外，波纹碰上了一道中间有一条缝的挡板，同时，在挡板的后面，摆设侦测屏用来记录通过缝隙的波的数据。波在穿过缝隙之后，开始向四周发散波动，在侦测屏上会记录一条与缝隙直线相对的明亮条纹。
那如果水波碰到两条缝隙会产生什么样的效果呢？我们在挡板上再加一条缝隙，结果发生了不一样的事情：穿过两条缝隙的波纹开始相互叠加，在侦测屏上形成了一系列明、暗交替的条纹，而这种漂亮的图案被称为“干涉图”。
“频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域在空间上交替排列。这种现象叫做波的干涉。”龙桂鲁教授告诉科技日报记者。
之所以会形成一系列明、暗交替的干涉图，是因为在某些地方，一个缝隙波纹的波峰刚好在另一个缝隙波纹的波峰上，从而导致更剧烈的高峰，同时，如果是两个波谷叠加则会导致更剧烈的下沉，这种现象被称做“相长干涉”。但当一个波的波峰与另一个的波谷相遇时，它们相互抵消，水面恢复平静，这是“相消干涉”。
“任何类型的波都应该会产生相似的干涉图，比如水波、声波还有光波等。”龙桂鲁说。
干涉条纹 物理学最疯狂实验结果之一
英国物理学家托马斯·杨在1801年首次观察到了光的双缝干涉，一束光经过两条很窄的缝隙后产生了数条明暗条纹，屏幕上交替出现相长和相消干涉的区域。
我们知道光波是由大量的“光子”或者“光量子”组成的，在强光的情况下，光就是一束电磁波。因此，当一束光穿过两个缝隙时，在缝后就会相互干涉，进而形成干涉条纹。
但是在这里，我们将看到物理学中最疯狂的实验结果之一。我们每次只发射一个光子，已排除了两个光子的相互影响。然而，在这种情况下，经过长时间的积累，干涉条纹依然会出现。每个光子到达屏幕时，只产生一个亮点。第一个光子在屏幕上一个特定位置被检测到，第二个、第三个以及第四个也一样，每一个光子都将在屏幕上产生一个亮点，表现出粒子的特性。但如果不断发射单个的光子，在发射足够多的单个光子后，这些光子在屏幕上就形成了干涉条纹的图案。
虽然我们不知道每个光子会落在屏幕上哪一点，也不知道下一个光子会落在哪，然而每个光子在落向屏幕时肯定是干涉条纹亮点的地方，不会落在干涉暗点的地方， 这样最终呈现出干涉条纹。
光子并不是唯一这样做的粒子，发射单个电子穿过一对缝隙，它也会在屏幕上一点处落下，发射许多的电子后，会形成同样的干涉条纹，甚至用包含有几千个原子、电子、原子核组成的大分子做双狭缝实验，也能观察到这一奇怪的现象。
此时，每个光子、电子或原子经过双狭缝时表现出波的干涉性质，这表现出微观粒子的波动性，而在屏幕上我们看到的只是一个亮点，又表现出粒子性。我们将微观粒子的这种既有波动性又有粒子性的奇妙性质，叫做波粒二象性。
多家诠释 对波函数实质的不同描述
量子力学把描述微观粒子状态的函数称为波函数。双缝实验中，在实验的两端我们知道粒子的位置，粒子从我们放单光子激光器或电子枪的位置开始运动，并在屏幕上一个确定位置被探测，所以粒子似乎在两端更加类粒，而表现出的干涉在中间是类似波动的。那么光子从发射到探测究竟经历了什么样的过程？波函数起了什么样的作用？这就涉及到量子力学的基本问题：波函数的实质是什么？现在多种关于波函数的诠释，对这个过程进行了不同的描述。
哥本哈根概率波诠释
波恩、海森堡和玻尔所支持的哥本哈根诠释，是现在的主流派。“哥本哈根诠释认为波函数没有物理本质，仅是一种数学描述, 用来计算微观物体在某一处出现的概率，只要计算结果与实验结果相符即可。”龙桂鲁说道。
哥本哈根诠释中，对微观粒子进行测量时，微观粒子由多种可能性的迭加态转换到一个特定的本征态，体系的状态转化瞬时发生，这称作“波函数坍缩”。粒子具体转换到哪一个状态是完全随机的。
德布罗意导航波诠释
导航波理论最早在1927年由法国理论物理学家德布罗意提出。美国物理学家玻姆在1952年开始接手，一直研究到1992年离世。因此该理论也被称为德布罗意—玻姆理论。“德布罗意导航波诠释认为波函数就是一个引导波，粒子按照这个波函数的引导走，也就是说粒子行走的位置是被一个波函数引导好的。”龙桂鲁说道。
在德布罗意—玻姆理论中，电子始终拥有确定的位置，即便该位置无法被观察者察觉。电子的位置受到导航波的引导。一个电子只能通过一条缝隙，但导航波可以同时穿过两条缝隙。导航波的干涉产生了侦测屏上的干涉图。
埃弗莱特多世界诠释
多世界理论由美国物理学家休·埃弗莱特提出。龙桂鲁介绍，多世界理论认为当粒子经过双缝后，会出现两个不同的世界，在其中一个世界里粒子穿过了左边的缝隙，而在另一个世界里粒子则通过了右边的缝隙。波函数不需要“坍缩”，去随机选择左还是右，事实上两种可能都发生了。只不过它表现为两个世界：生活在一个世界中的人们发现在他们那里粒子通过了左边的缝隙，而生活在另一个世界的人们观察到的粒子则在右边。
也就是说，粒子穿过双缝的一瞬间产生了多个平行宇宙，每个宇宙对应一种可能性。由于我们只是恰好生活在其中一个平行宇宙中，所以只观察到了一种结果。
