演進算符

演進算符,即哈密頓算符,為一個可觀測量,對應於系統的總能量。一如其他所有算符,哈密頓算符的譜為測量系統總能是所有可能結果的集合。

基本介紹

  • 中文名:演進算符
  • 外文名:Hamiltonian (quantum mechanics)
  • 別名:哈密頓算符
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算符

物理學里,算符(operator),又稱運算元,作用於物理系統的狀態空間,使得物理系統從某種狀態變換為另外一種狀態。這變換可能相當複雜,需要用很多方程來表明,假若能夠使用算符來代表,可以更為簡單扼要地表達論述。
對於很多案例,假若作用的對象有所迥異,算符的物理行為也會不同;但是,對於有些案例,算符的物理行為具有一般性,這時,就可以將論題抽象化,專注於研究算符的物理行為,不必顧慮到狀態的獨特性。這方法比較適用於一些像對稱性守恆定律的論題。因此,在經典力學裡,算符是很有用的工具。在量子力學裡,算符為理論表述不可或缺的要素。
對於更深奧的理論研究,可能會遇到很艱難的數學問題,算符理論(operator theory)能夠提供高功能的架構,使得數學推導更為簡潔精緻、易讀易懂,更能展現出內中物理涵意。
一般而言,在經典力學里的算符大多作用於函式,這些函式的參數為各種各樣的物理量,算符將某函式映射為另一種函式。這種算符稱為“函式算符”。在量子力學里的算符稱為“量子算符”,作用的對象是量子態。量子算符將某量子態映射為另一種量子態。

演進算符簡介

量子力學中,哈密頓算符(英語:Hamiltonian,縮寫符號:H) 為一個可觀測量,對應於系統的總能量。一如其他所有算符,哈密頓算符的譜為測量系統總能是所有可能結果的集合。如同其他自伴算符,哈密頓算符的可以透過譜測度(spectral measure)被分解,成為純點(pure point)、絕對連續(absolutely continuous)、奇點(singular)三種部分。純點譜與本徵矢量相應,而後者又對應到系統的束縛態(bound states)。絕對連續譜則對應到自由態(free states)。奇點譜則很有趣地由物理學上不可能的結果所組成。舉例來說,考慮有限深方形阱的情形,其許可了具有離散負能量的束縛態,以及具有連續正能量的自由態。
哈密頓算符產生了量子態時間演化。若
為在時間t的系統狀態,
其中
約化普朗克常數。此方程為薛丁格方程。(其與哈密頓-雅可比方程具有相同形式,也因為此,H冠有哈密頓之名。)若給定系統在某一初始時間(t= 0)的狀態,我們可以積分得到接下來任何時間的系統狀態。其中特別的是,若H與時間無關,則

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