如何從正則對易關係 x,p i hbar 推出正則動量算符的表示式?

時間 2021-05-13 03:37:58

1樓:黑祭司

假如有最小作用量子 ——這個屬於假定,量子力學中無法第一原理性得出。

考慮到則可以斷定作用量子 是q與t的線性函式,即存在

其中,與必定是某同一複線性空間中的兩個函式,否則(1)式無法匯出具有雅可比性的哈密頓量(即重寫的哈密頓量在新的廣義座標Q,P下為0,可以直接用哈密頓-雅可比方程匯出,也可以利用(1)式匯出,很簡單,暫且略過)。

但是問題是與 到底相差乙個函式 還是相差乙個常數c ?這是我們不知道的。如果相差乙個函式那麼列成波動方程是解不出的。

於是我們引入量子力學的第二個假定,即線性疊加原理,它的正確表述是力學量在同一最小作用量子下,由運動方程所決定的廣義座標滿足線性關係(注意這個表述,不是廣義座標決定運動方程)。 狄拉克將它表述為泊松括號,泊松括號隱含了兩個力學量是線性的關係,但是它並未唯一性的得出作用量是(1)式的作用量,此時是正則動量、正則座標決定運動方程,這也是題主為什麼提問的原因,動量算符怎麼來的不知道。

有了第二個假定,即線性疊加的假定,我們就可以斷定,與 必定是對應同乙個數,即存在與的不變內積C ,則可得出與 是希爾伯特空間中的元素,於是我們可以將它寫為同乙個函式,此時列成波動方程可解。即是對應拉氏量不變的唯一不可消除的規範自由度——注意該規範自由度是無法通過任何座標系統的選擇來消除的,它是系統內蘊的。從它利用(2),(3)式不難得到相應的正則動量與正則座標。

順便還可以得到薛丁格方程,就是解了。

一般利用哈密頓-雅可比方程,我們總是可以選擇一種特殊的座標系統來構造乙個規範自由度,它可以借變換到新的座標系統裡面來消除。泊松括號也是相同的原理。 例如在幾何上如果我們選擇球座標,事實上就構造了乙個規範自由度,它對應旋轉下矢徑不變。

這種手續也叫正則量子化,但是它無法得到普適的(1)式。

事實上(1)式具有形式,這是比較逆天的,就是說作用量取極值跟你對正則座標的變分無關了(當然寫成對拉氏密度的積分關係又回來了)。教材將是作為假設引入的,一上來就讓你背非對易關係,然後告訴你非對易關係導致不確定性,其實動量與位置的非對易關係,只有先得到最小作用量不為0才有意義,否則 的情況下,是不存在不確定性的。

2樓:「已登出」

我來寫乙個暴力的方法

方便起見,我們先把p當成線性的;(不假設線性也可以,但是最後在taylor展開那一步必須用遞迴+餘項判據)

我們可以看到

(p q^n) = ( -i + qp) q^ = -i q^ + (p q^)

也就是令 P(n) = 1/q^ * (p q^n),那麼我們會出現 P(n) = -ni

我們有p q^n = -i n q^

於是對於乙個可以在 q 上 taylor 展開的函式 f(q)得到結果

所以說,暴力能夠解決大部分問題 —— 魯迅

Everything that could be done violently should be —— J.K. 羅琳

3樓:qfzklm

C是電容的意思?那自然可以當作常數了。。

恩,量子化版本,全看你用什麼廣義座標了。目測題主問的C是電容的意思,對應的廣義座標是電勢,廣義動量是電量。。

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