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2.哈密顿算符,物理量的矩阵

2.哈密顿算符,物理量的矩阵

作者: Obj_Arr | 来源:发表于2021-01-21 23:58 被阅读0次

继续,第二章内容,也算是重温这一内容。

哈密顿算符,用于刻划波函数关于时间的变化,波函数在理论的假设下,是可以从完全确定其状态开始,推理出之后任意时刻的波函数形式,于是,自然的引入了波函数关于时间的微商,因为当波函数完全确定后,之前的状态就消失了,不会产生之后的发展任何影响,所以之后的状态就只和测得的这一状态有关,考虑到叠加原理,任何的算符都必须是线性的,所以就有方程。

\mathrm{i} \hbar \frac{\partial \Psi}{\partial t}=\hat{H} \Psi

一番讨论,得到这个算符就是哈密顿量对应的算符。然后开始考虑其他物理量对时间的微商,结果给出了一个结果,物理量自身对时间的偏导,和物理量与哈密顿量之间的对易子的叠加。对易子就考虑到了泊松括号,不显含时间就考虑封闭系统,于是,经过这样的挑选,得到了不随时间改变的物理量,称之为守恒量。守恒量显然必须和哈密顿量对易。

然后是定态,定态就是系统的能量是不随时间改变的。那么选择能量作为波函数的表征量,显然波函数就可表示为能量对应的正交函数组的线性组合,对应于每一个能量态,就称之为能级,具有最低能量的态就是基态。还有关于时间依赖的一些东西,一般也不用考虑时间,所以总是通过一定的变换把时间依赖的项给分离出去,就像分离变量法那样,变成不相干的两块的乘积。后面还有简并的,不简并的,这种名词,简并就是说只靠能量不能区分所有的态,还需要别的物理量,也就是说一个确定的能量值会对应好几个态,不简并自然只靠能量就能完全描述波函数了。然后是束缚态,对应有限空间内的运动,这时候,能量就是离散谱,只能取可数多个值,对于连续谱,就能取不可数多个值,对应于无限运动,就像波可以无限传播。

矩阵力学,将算符表示成矩阵的形式,可以说是另一种描述方法,算符表示,矩阵表示,狄拉克符号表示,不过是不同的表示手法,内容都是一样的,可以通过同构映射来描述他们的关系,自由的转化,矩阵表示可能或多或少还有一些优越性,毕竟矩阵把算符给具体化了,一个算符对应一个矩阵,可以认为一个参数表示变成了一堆参数表示,运算可以更加的格式化,直接化,不像算符,还得记住很多性质和转化公式,矩阵只靠一套线性运算和乘法就行了。于是,就用矩阵表示把前面的算符性质给一一证明了以下,然后是不同的东西,矩阵的变换,从一套基变换到另一套基,也就是从一种物理量的正交函数组,变换到另一种物理量的正交函数组。这种变换还是通过矩阵实现的,不过,要保持一些性质,就必须满足一些限制,并称为幺正矩阵,这个变换就是幺正变换。感觉想要理解线性代数中的概念,量子力学确实也算很好的应用了,纯形式的去推一些东西就可以了,不要尝试去理解,而要通过大量的计算来总结,理解对于初学者还是很奢侈的。

就到这里了,数学物理不分家,对一些简单的数学事实,可以通过物理理论和实际联系起来,从而建立直观印象,确实是很不错的,可以缓解一些抽象感,让人感觉学的不是无用的东西。但是,毕竟这还是两种东西,一个精确,一个差不多就行了,也只能在低水平下相结合。越是深入,越是远离。

之后就是之前没看过的东西了,估计不容易看了。

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