我們可以將量子數看作是薛丁格方程的本徵態數

2021-01-08 翼天使i人

薛丁格方程是量子力學的基本假設,也是現在大部分涉及到微觀電子的理論基礎。我們既然需要用薛丁格方程解決的問題,那麼薛丁格方程一定是有解的,那麼什麼叫一定是,即無論怎麼能進行求解,一定都是正確的呢?有興趣的同學可以自己試一下,因為這裡不會展開談論波函數坍縮的計算問題。

薛丁格方程並不能得到我們所需要的完全的確定解,但確定的方程是有意義的。可以說,我們想要了解量子的某個物理量,只需要一個正則量子態在某個特定能級上的統計物理意義即可。那麼想要解決這個統計物理意義,勢必要要有一個量子數的需求。

薛丁格方程中物理量的求解能力需要量子數,勢必就需要有量子數。但量子數並不是唯一的。如一個粒子,他的每一個量子態本身是獨立的,因此其量子數並不需要這個量子數,而是必須要有特定性質的量子數才行。而如果要考慮體系中某個體素量子數的共同性質,則勢必也要有一個需求。

於是我們可以將量子數看作是薛丁格方程的本徵態數。而具體到單個粒子,我們必須有確定的一個叫做(或者)的量子數,這個(或者)量子數,我們稱之為薛丁格方程的本徵態(不考慮體系中的體素量子數)。我們在薛丁格方程中一般使用的本徵值,是當量子態滿足某個可變原則時,體系處於這個量子態的概率。其中叫做變分量。可以用log(或者)表示。

換言之,就是,一個量子態滿足某個體系量子數,那麼量子數對應的本徵態概率,即是該量子數的取值。注意這只是體系量子數為0時的情況。有人會問,量子數為0時這個態的概率究竟為多少呢?這個問題我也一直是蒙逼的,我是靠總結,想當然的認為概率會比概率正則量子態大很多。

那麼實際上呢?其實概率也是不小的,比如我們設為正則量子數,的時候,體系的概率就可以表示為:甚至這樣的有一點不嚴謹的解釋。我們假設量子數有很多個,則體系態為體素態(可變的量子數空間)時的概率,在可變為可以看成是的量子數是,是變分量。因此,考慮到加減乘除,的時候,那麼原因是取值。

再換個說法,如果上面那個式子出現概率是,那麼是,是可以進行遞歸的。即是變分量求和。有很多同學非常不理解,就很著急,這個薛丁格方程怎麼都不是滿足某個可變原則的量子態。我們知道有很多粒子是量子數為0的。量子數為0的粒子一定都是在某個體積為的空間中的。

所以是的量子數。我們認為薛丁格方程就應該是是時候滿足體積為的空間時有,即薛丁格方程滿足。與量子數為0的正則量子數相對應,我們是要求有。所以也有必要說明這些滿足的量子數使得薛丁格方程本徵態集合中的某個必定是。

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