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Because of you I will not make the same mistakes that you did I will not let myself Cause my heart so much misery I will not break the way you did You fell so hard I've learned the hard way So never let it get that far Because of you I never stray too far from the sidewalk Because of you I learned to play on the safe side so I don t get hurt Because of you I find it hard to trust not only me but everyone around me Because of you I am afraid I lose my way And it's not too long before you point it out I cannot cry Because you know that s weakness in your eyes I'm forced to fake A smile a laugh everyday of my life My heart can't possibly break When it wasn't even whole to start with Because of you I never stray too far from the sidewalk Because of you I learned to play on the safe side so I don t get hurt Because of you I find it hard to trust not only me but everyone around me Because of you I am afraid I watched you die I heard you cry every night in your sleep I was so young You should have known better than to lean on me You never thought of anyone else You just saw your pain And now I cry in the middle of the night For the same damn thing Because of you I never stray too far from the sidewalk Because of you I learned to play on the safe side so I don't get hurt Because of you I try my hardest just to forget everything Because of you I don't know how to let anyone else in Because of you I'm ashamed of my life because it s empty Because of you I am afraid Because of you Because of you
算符 我来介绍一下算符 我们都知道,传统的力学中,粒子有动量,能量等等物理量,这些量一般是确定值。 但是汉森堡的测不准原理说明微观粒子拥有测不准性,就是坐标和动量不能同时得到确定值(如果觉得难理解,你只要考虑到波粒二象性就知道为什么了,波粒二象性是根源) 在刚刚接触薛定谔方程时,我们知道描述量子力学的关系是波函数,他带有很多波的性质 回顾一下薛定谔方程记不记得定态薛定谔方程的左侧是E? 可能你应经知道表示的就是能量,其实这就是能量的算符。 类似的,由于测不准原理,物理量都会没有确定值,我们要用算符来表示物理量(数学上叫做泛函算子),它能够把一个函数变为另一个函数。比如我们熟悉的D(微分)也是算符。 这种运算符号可以记作如果一个等式中有她乘上函数之类的就是关于他的方程(比如薛定谔方程,刚才那个右侧叫做哈密尔顿算符)如果右侧系数是常数,就说这个函数fai是算符的本征函数,这个常数是一个本征值(是不是联想到了线性代数?实际上在以后的表象中确实可以用矩阵表示算符) 值得一提的是量子力学的算符几乎要求都是厄米算符(对算符有限制,一类共同特点的算符),要保证本征值都是实数 等我组织一下语言在说具体算符 接着回来 前面已经说到,算符可以表示物理量,这样才可以用统一的语言来归结到一个方程中,最终描述波函数。我个人认为,在量子力学中,经典的力学量不是根本的,但我们可以借助他们描述波函数。 既然这样,我们怎样把经典力学的物理量演化成算符呢? 我们常常把测不准原理,量子化原理和相对性原理当做宇宙的基本规律。测不准原理要求坐标和动量的波动性,所以二者是分立的基本量,因此我们从这里入手,借助他们规定其他物理量(这是因为动量和坐标的波动性才导致了其他物理量的波动性,才需要转化为算符)。 在薛定谔方程的“推导”过程中,我们借助平面波的假设把动量转化成了算符坐标的算符是他本身角动量在经典物理中的定义是坐标与动量的外积,在量子力学中可以直接把前面两个算符外积一下,类似的,由于我们这样理解:其他物理量的波动性是由于动量与坐标的波动性引起,所以我们可以吧经典物理的力学量都通过以下方法转变成算符:写出他在经典物理的动量坐标表达式,然后把动量坐标换成算符。因为坐标算符是本身,因此只需要换掉动量。 比如能量E是P的路径积分的时间导数(我觉得大部分高中生都没有这个意识),把动量算符积分了偏个导就成了能量的算符。 系统的哈密尔顿算符表示的是系统能量(所以薛定谔放成的中文就是能量等于能量……),这个是哈密顿运动或波动方程来的,可以学学理论力学。 需要说明的是已经说过算符必须是厄米算符,这是因为必须保证他的本征值有物理意义,必须是实数。厄米算符满足这点,它的定义是这样满足这个关系的算符是厄米算符,其中两个希腊字母是函数,x是所有变量,星号是复共轭。 这也是有数学含义的(在这里你可以看到线性代数与泛函分析的关系,20年代的量子力学直接推动了现代数学的发展)。 像自旋这样不能用动量表示的物理量需要用别的方法。 先写到这里,再过一段时间(稍长一些)可能写一下应用
薛定谔方程的解 分离变量法解薛定谔方程: 试探能否将解表示成一些只包含有一个独立变量函数的乘积,如可行,则可将偏微分方程化为一组常微分方程来求解。 设V ( r )不显含t,并设薛定谔方程(写成了算子格式) (5. 50) 的一种特解为 , (5. 57) 则方程(5. 50)的解可以表示为许多这种特解之和。将此特解代入薛定谔方程可得, 上式两边都除以 ,可得 . (5. 58) t的函数 r的函数 而t和r是相互独立的变量,所以只有当两边都等于同一常量E时,该等式才能成立。 , (5. 59) 其解为 . (5. 60) 特解(5. 57)可表示为 , (5. 61) 其中yE ( r )是满足下列方程的解:(5. 62) 上式称为定态薛定谔方程。 ● 通过求解定态薛定谔方程可得体系的各种可能的定态,这类问题一般没有初始条件。 ● 能量本征值:在束缚态的边条件下,只有某些E值所对应的解才是物理上可接受的; ● 能量本征函数:相应于每个E值的解yE(r); ● 式(5. 62)是势场V( r )中粒子的能量本征值方程。 设yE(r)是满足定态薛定谔方程(5. 62)以及上述物理要求的波函数。可以证明,若在初始时刻t = 0,体系处在某一个能量本征态 , 则有 . (5. 63) 该波函数所描写的量子态,称为定态。 粒子处在定态时的性质: ● 在空间的概率密度分布r ( r )不随时间变化: ● 在空间的概率流密度分布j ( r )都不随时间改变: ● 具有确定的能量E;任何不显含t的力学量的平均值,以及这些力学量的观测值的概率分布,都不随时间改变。 ● 若体系初态不是能量本征态,而是若干个能量本征态的叠加 , 则有 , (5. 64) 这种波函数所表示的量子态一般不是定态
找到的关于含时薛定谔方程分离变量成定态薛定谔方程的通解 分离变量法解薛定谔方程: 试探能否将解表示成一些只包含有一个独立变量函数的乘积,如可行,则可将偏微分方程化为一组 常微分方程来求解。 设V ( r )不显含t,并设薛定谔方程(写成了算子格式) (5. 50) 的一种特解为 , (5. 57) 则方程(5. 50)的解可以表示为许多这种特解之和。将此特解代入薛定谔方程可得, 上式两边都除以 ,可得 . (5. 58) t的函数 r的函数 而t和 r是相互独立的变量,所以只有当两边都等于同一常量E时,该等式才能成立。 , (5. 59) 其解为 . (5. 60) 特解(5. 57)可表示为 , (5. 61) 其中yE ( r )是满足下列方程的解:(5. 62) 上式称为 定态薛定谔方程。 ● 通过求解定态薛定谔方程可得体系的各种可能的定态,这类问题一般没有初始条件。 ● 能量本征值:在束缚态的边条件下,只有某些E值所对应的解才是物理上可接受的; ● 能量本征函数:相应于每个E值的解yE( r); ● 式(5. 62)是势场V( r )中粒子的 能量本征值方程。 设yE( r)是满足定态薛定谔方程(5. 62)以及上述物理要求的波函数。可以证明,若在初始时刻t = 0,体系处在某一个能量本征态 , 则有 . (5. 63) 该波函数所描写的量子态,称为 定态。 粒子处在定态时的性质: ● 在空间的概率密度分布r ( r )不随时间变化: ● 在空间的概率流密度分布 j ( r )都不随时间改变: ● 具有确定的能量E;任何不显含t的力学量的平均值,以及这些力学量的观测值的概率分布,都不随时间改变。 ● 若体系初态不是能量本征态,而是若干个能量本征态的叠加 , 则有 , (5. 64) 这种波函数所表示的量子态一般不是定态
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