經典中的力學量怎麼轉換成量子力學裡的算符?

時間 2021-05-10 19:43:14

1樓:Zhen H

這是乙個很好的問題。歷史上很多優秀的物理學家思考了這個問題,做出了很多很深刻的結論。

從物理的角度來說,量子化(quantization)有一次量子化和二次量子化。

從數學的角度來說,這方面是很嚴肅的分析學與代數學研究。大家考慮的問題是:乙個經典的運動方程,怎麼對他做乙個神奇的變換,他就變成了量子的波函式?

反之,乙個量子的波函式,大家怎麼樣對他做乙個神奇的變換,(當蒲朗克常數趨近於0時)就變成了經典的方程?

前者的答案之一便是Weyl quantization, 後者的答案之一便是Wigner transform.可以去wiki上查一查這些細節。

當然,不同的人的思考結果不太一樣。費曼也想過這個問題,但是他的角度是發明了路徑積分,這樣就從Euler-Lagrange變分原理和哈密頓量的角度很好地把經典力學和量子力學的相同之處抓住了。這一點其他回答已經涉及,我就不囉嗦了。

2樓:

這個問題目前似乎沒有確定的答案,不過這方面還是有一些規則可以參考的。

根據喀興林老師的《高等量子力學》第六節的內容,目前有Bohm規則和Weyl規則這兩種規則。這兩種規則有時候會給出不一樣的答案,到底哪種正確需要與實驗結合來判斷。具體怎麼做就請題主自行去翻書吧。

3樓:C.Jie

其實這個問題就是簡單的正則量子化的問題,本質上量子的更本質,經典的是量子的極限,能量子化的本質是相空間上的函式代數和希爾伯特空間上的運算元代數有同樣的代數結構(可能不太嚴謹),經典的泊松括號與李括號或者交換子存在對應

經典力學的Hamilton-Jacobi方程聯絡著量子力學裡的Schrodinger方程,當取經典極限,也就是 h→0,Schrodinger方程就會退化到簡單的Hamilton-Jacobi方程,此時的波函式就可以理解為經典的粒子的運動軌跡的作用!

最後回到如何把簡單的力學量量子化的問題,這一點可以了解一下量子力學的基本公設!

量子力學裡的物理量是希爾伯特空間上乙個稠定自伴運算元,如果取座標表象,那麼態|Ψ>此時就變成了我們熟悉的波函式Ψ(x)

經典力學的相空間是(p,q),力學量是相空間上的函式f(p,q),比如動T=T(p)=p^2/2m,而量子力學裡的力學量是希爾伯特空間上的稠定自伴運算元,比如位置x對應位置算符X,動量p對應ih▽,力學量就是所謂的「運算元值函式",也就是把f(p,q)裡的位置p,動量q換成對應的算符X,ih▽,也就是f(p→X,q→ih▽)

4樓:DYTY

量子理論和經典理論之間的對映是乙個滿射而非單射。也就是說你即使採用不同的量子化手段,但它們的經典極限可能是相同的。所以所謂的量子化其實是一種從經典理論出發猜測對應量子理論的方法,是沒有乙個嚴格的證明的。

5樓:物理學徒妖妖夢

這就是量子化問題,以及問題不該這麼問,你把量子力學當成什麼操作流程,行業規定了?你應該問從經典力學中的函式構造量子力學中的算符,怎樣的方式是合理並自洽的?要多問「為什麼」而不是「是什麼」。

6樓:沒有理想的同調群

正則量子化,而且你還可以由該體系所滿足的經典力學方程過渡到它所滿足的量子情況下的波動方程。大致步驟:

1、先寫出該體系所滿足的牛頓方程

2、由此寫出該體系拉格朗日(Lagrange)量(由拉式量滿足尤拉—拉格朗日方程來決定)

3、由拉式量寫出廣義動量,然後得到體系的哈密頓量。再把哈密頓量視為算符

4、最後把廣義座標和廣義動量做對易,然後就可以寫下其滿足的薛丁格方程。

7樓:拉格朗日的學生

所有力學量都是q,P的函式,直接換成q,P算符就好了。一般來說,比方說有qxpx這種非Hermite的算符出現,直接換成(qxpx+pxqx)/2

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