Excalibur! 小小泡泡飘飘
构造一个等腰三角形,两个底角都是直角~
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一个显而易见的度规问题能扯这么久就离谱。 度规决定了空间的结构。一个矢量的不变量是它的模长,当你选择在哪种的空间进行分量展开,就决定了用哪种度规。而在选取的空间展开时又可以选取不同的基底,因为我们可以对某组基进行线性变换来得到一组新基。但是无论怎么选取,选择的基矢和原本矢量必须在选取的空间中。 举例来说,选择闵氏展开(t,x),对应标准基(1,0)ᵀ和(0,1)ᵀ,协变基(-1,0)和(0,1)。对应系数是t和x。 或者对标准基进行推动变换 (chφ,-shφ -shφ,chφ) 得到新基(chφ,-shφ)ᵀ和(-shφ,chφ)ᵀ 协变基(-chφ,shφ)和(-shφ,chφ) 不管是哪组基展开,都属于闵氏几何内的矢量。 这是一个自同构映射。 如果选择欧氏展开(it,x)ᵀ,对应标准基(1,0)ᵀ和(0,1)ᵀ,协变基(1,0)和(0,1)。对应系数就是it和x。 同样对标准基进行变换 (chφ,-ishφ ishφ,chφ) 等价于旋转变换 (cosiφ,-siniφ siniφ,cosiφ) 得到新基(cosiφ,siniφ)ᵀ和(-siniφ,cosiφ)ᵀ 协变基(cosiφ,siniφ)和(-siniφ,cosiφ) 但是展开系数出现了复数it,意味着这个基于欧氏的展开是不合法的,复矢量不是欧氏几何的矢量。 所以wick转动并不是一种同构映射,而是一种解析延拓。 既然基矢是基于空间结构,那么通过度规自然也能构造基矢。(是通过度规构造基矢,而不是通过基矢构造度规)即eₐ•eₑ=eₐᵀηeₑ=ηₐₑ。 或者通过克利福德关系构造克利福德基。{γₐ,γₑ}=γₐγₑ+γₑγₐ=2ηₐₑ 区别在于前者内积和外积需要额外定义 而后者通过对易关系自定义内外积 内积<γₐ,γₑ>=1/2{γₐ,γₑ},外积γₐΛγₑ= 1/2[lbk]γₐ,γₑ[rbk]
光量子态与偏振现象 一个光子的量子态由外部自由度(位置或动量波函数)和内部自由度(自旋或偏振)描述。 外部自由度。 粒子在x₀具有的态|x₀>为x₀的本征态,|ψ(x₀)|²是粒子在x₀的概率密度。每个位置都有其独立的本征态|x>,|ψ(x)|²是粒子在位置空间的概率密度函数。 ψ(x)=<x|ψ>表述为态|ψ>在基|x>下的投影,即矢量的分量展开ψ⃗=ψ(x₁)x⃗₁+ψ(x₂)x⃗₂+…+ψ(xₐ)x⃗ₐ,对于无穷维连续基|x>展开有|ψ>=∫ψ(x)|x>dx。 此式表明|ψ>是所有位置本征态的叠加态,波函数ψ(x)是其叠加系数。 粒子过双缝时,ψ(x)演化为ψ₁(x)+ψ₂(x) |ψ>= ∫ψ(x)|x>dx =∫ψ₁(x)|x>dx+∫ψ₂(x)|x>dx=α|ψ₁>+β|ψ₂>,即路径1和路径2的叠加态。 |ψ₁(x)+ψ₂(x)|²=|ψ₁(x)|²+|ψ₂(x)|²+|2ψ₁(x)ψ₂(x)| 其中2ψ₁(x)ψ₂(x)为干涉项 内部自由度 定义基矢: 左旋圆偏振|L> 右旋圆偏振|R> 水平偏振|H> 垂直偏振|V> 则有: |L>=1/√2(|H>+i|V>) |R>=1/√2(|H>-i|V>) |H>=1/√2(|L>+|R>) |V>=i/√2(|L>-|R>) 任意线偏振态|θ>=1/√2(e^iθ|L>+e^-iθ|R>)=cosθ|H>+sinθ|V> 任意椭圆偏振态|e>=cosφe^iθ|L>+sinφe^-iθ|R>=cosφ|H>+sinφe^iθ|V> 对于偏振片,相当于一个投影算符P(1,0/0,0), P|L>=1/√2|H> P|R>=1/√2|H> P|H>=|H> P|V>=0 P|θ>=cosθ|H> P|e>=1/√2|H> 投影算符本质上是对光子偏振态进行测量并筛选,P(1,0/0,0)相当于透射水平偏振态光子,吸收垂直偏振态光子。当大量相干光子经过偏振片,统计某个偏振态的光子数正比于偏振态概率,而光强正比于光子数。 对于波片,相当于一个酉算符U(1,0/0,e^iθ),作用是对垂直偏振|V>增加θ相位 以1/4波片为例, U|L>=1/√2(|H>-|V>)=|-π/4> U|R>=1/√2(|H>+|V>)=|π/4> U|H>=|H> 后面懒得算了。 通过以上推论可以得到各种偏振现象 也很容易由P|θ>=cosθ|H>得出马吕斯定律I=I₀cos²θ 外部自由度与内部自由度纠缠 代表外部自由度的路径叠加态1/√2|ψ₁>+1/√2|ψ₂> 代表内部自由度的偏振叠加态1/√2(|H>+i|V>) 两态直积得到(1/√2|ψ₁>+1/√2|ψ₂>)⊗1/√2(|H>+i|V>)=1/2(|ψ₁H>+i|ψ₁V>+|ψ₂H>+i|ψ₂V> 对于双折射晶体,将|H>投影到路径1 ,将|V>投影到路径2,再由两个直积态构成叠加态。即1/√2(|ψ₁>⊗|H>+|ψ₂>⊗i|V>),也可以视为自身路径和偏振的最大纠缠态。也可以是线偏振态入射1/√2(|ψ₁>⊗|H>+|ψ₂>⊗|V>)
这个帖子为什么删掉?抛开内容质量不谈,它提出了一个新的思路。 一直以来,学习者都围绕“光速就是光的速度”来展开讨论。包括很多反对者都是以MM实验测量光速不变来分析的。就几何上来说,时间和空间有不同的量纲,我们常在说“四坐标”,隐含着时间和空间应该有一个兑换率c,使得量纲一致。这个c的量纲刚好是速度,所以真正的光速应该是这个兑换率,而不是某个物质的速度。 在这样的定义下,经典框架也有这个c,只不过由于时间和空间彼此独立,所有c取任意都不会影响彼此。如果考虑几何上的各向同性和各项均匀,这个兑换率c应该也是一个常量,但是没有上限。(经典框架仍旧会有“光速不变的概念”)。所以在经典场论中,你可以看到瞬时传播的势场和一个无穷大的c。 而相对论框架下,由于闵可夫斯基几何特性,时空相关联,导致c成为一个有上限的常量。在相对论相关的推导中,你会发现c是多少根本不无所谓,它是常量才是关键。而限制c是上限的原因在于洛伦兹协变性,量子场论中所有无质量场,计算其得到的传播速度都是c;所有有质量场,计算传播速度都小于c。所以光的速度是光速只是一种巧合。 我一直认为c本质上是一种时空结构常数。和物理上众多的结构常数一样,是基于现实测量得到的公设。当然,公设本质上也是一种假设。
抽空解答一下一些无脑的问题。顺便详讲傅立叶变换的本质。 要明白为什么先要理解这样几个定义: 1、信号的能量:E=∫(-∞,+∞)|f(t)|²dt 2、信号的平均功率:P= 1/T(T→∞)∫(-T/2,+T/2)|f(t)|²dt|f(t)|²,也就是(当前幅值)²,是瞬时功率(或者叫时域上的能量密度),可以证明:P瞬= 1/T(T→0)∫(-T/2,+T/2)|f(t)|²dt= d(∫|f(t)|²dt)/dt=|f(t)|²。 ∫(-∞,+∞)|f(t)|²dt 这个公式其实是《概率论》中的分布函数,|f(t)|²是《概率论》中概率密度。不明白建议去补一补《概率论》知识。http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fwww.zhihu.com%2Fquestion%2F263467674%2Fanswer%2F2251981592%3Futm_psn%3D1905171305583575738&urlrefer=318c86d4729f273831dd3cc761a9e21c 也就是说红箭头指的是瞬时功率,信号在某些点P瞬↓,同样在某些点P瞬↑。 那么能量到底守不守恒? 以Asin(2π•2t)和Bsin(2π•3t)为例,计算两者平均功率为P1=A²/2,P2=B²/2,叠加后幅值(Asin(2π•2t)+Bsin(2π•3t))² =A²sin²(2π•2t)+B²sin²(2π•3t)+2Asin(2π•2t)Bsin(2π•3t), 其中A²sin²(2π•2t)+B²sin²(2π•3t)积分后= A²/2+B²/2 而2Asin(2π•2t)Bsin(2π•3t)积分后=0,因为sin(nπt)和sin(mπt)是正交基。 (为什么两个不同频率的正弦函数会组成一组正交坐标,涉及到泛函分析中的函数空间知识)http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fzhuanlan.zhihu.com%2Fp%2F586476028%3Futm_psn%3D1905053328901149341&urlrefer=685813d9d3aa98611fa5dfcd1c23cae7 可以看到叠加后的平均功率=叠加前之和。自然能量也是守恒的。变化的只是能量分布。 前面的贴子https://tieba.baidu.com/p/9700017851?&share=9105&fr=sharewise&is_video=false&unique=42C49B1BAFDE4539980B5E8DFAF03FE0&st=1747008148&client_type=1&client_version=12.79.1.0&sfc=copy&share_from=posthttps://tieba.baidu.com/p/9696847377?&share=9105&fr=sharewise&is_video=false&unique=F863E3DC1347E951E5748AE0043F7908&st=1747008195&client_type=1&client_version=12.79.1.0&sfc=copy&share_from=post说到“信号函数f(t)是内积空间下的向量”,同样F(ω)是同一个信号函数在不同坐标基下的表达。 傅立叶变换 F(ω)=∫f(t)e^(-iωt)dt f(t)=(1/2π)∫F(ω)e^(iωt)dω “e^(-iωt)”和“e^(iωt)”是坐标基,相当于向量分析里x、y、z的单位向量。http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fzhuanlan.zhihu.com%2Fp%2F336779418%3Futm_psn%3D1905140518612099320&urlrefer=21739159eff1c98f933f54680476131a 那么傅立叶变换有什么含义呢? 再以这个叠加信号为例f(t)=Asin(2π•2t)+Bsin(2π•3t) sin(2π•2t)和sin(2π•3t)也是一组正交基,类似于向量的坐标变换 Ce¹=Ae₁•e¹+Be₂•e¹ Ce₁=Ae¹•e₁+Be²•e₁ 本质上傅立叶变换和逆变换是在对信号函数做向量的坐标变换。而傅立叶展开得到的A、B、C…系数或者连续函数F(ω)相当于向量在每个轴上的分量。(F(ω)相当于无穷维连续分布的坐标轴系数,内积空间具有连续性)http://tieba.baidu.com/mo/q/checkurl?url=https%3A%2F%2Fzhuanlan.zhihu.com%2Fp%2F586476028%3Futm_psn%3D1905147274419478733&urlrefer=a84d134d0749478057d18c75b7d96541 也就是说傅立叶展开后的每个频率的函数都是一条独立坐标轴。 而前面能量的定义E=∫(-∞,+∞)|f(t)|²dt 也一目了然,就是再求向量模长的平方 那∫(-∞,+∞)|F(ω)|²dω自然就是在另一组坐标系下求模长,两者肯定是相等的。这就是帕斯瓦尔定理。 至于不确定性原理,基于《概率论》中方差相关定义和《泛函分析》内积空间施瓦茨定理,自然而然就能推导出来。
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