薛丁格绘景

科技工作者之家 2020-11-17

薛定谔绘景(Schrödinger picture)是量子力学的一种表述,为纪念物理学者埃尔温·薛定谔而命名。在薛定谔绘景里,量子系统的态矢量随着时间流易而演化,而像位置、自旋一类的对应于可观察量的算符则与时间无关。

薛定谔绘景与海森堡绘景、狄拉克绘景不同。在海森堡绘景里,对应于可观察量的算符会随着时间流易而演化,而描述量子系统的态矢量则与时间无关。在狄拉克绘景里,态矢量与算符都会随着时间流易而演化。

这三种绘景殊途同归,所获得的结果完全一致。这是必然的,因为它们都是在表达同样的物理现象。

简介薛定谔绘景(Schrödinger picture)是量子力学的一种表述,为纪念物理学者埃尔温·薛定谔而命名。在薛定谔绘景里,量子系统的态矢量随着时间流易而演化,而像位置、自旋一类的对应于可观察量的算符则与时间无关。

薛定谔绘景与海森堡绘景、狄拉克绘景不同。在海森堡绘景里,对应于可观察量的算符会随着时间流易而演化,而描述量子系统的态矢量则与时间无关。在狄拉克绘景里,态矢量与算符都会随着时间流易而演化。

这三种绘景殊途同归,所获得的结果完全一致。这是必然的,因为它们都是在表达同样的物理现象。

在薛定谔绘景里,负责时间演化的算符是一种幺正算符,称为时间演化算符。假设时间从 流易到t,而经过这段时间间隔,态矢量 演化为态矢量 ,这时间演化过程以方程表示为

其中, 是时间演化算符。

假设系统的哈密顿量H不含时,则时间演化算符为

其中, 是约化普朗克常数,指数函数 必须通过其泰勒级数计算。1

海森堡绘景海森堡绘景(Heisenberg picture)是量子力学的一种表述,因物理学者维尔纳·海森堡而命名。在海森堡绘景里,对应于可观察量的算符会随着时间流易而演化,而描述量子系统的态矢量则与时间无关。使用海森堡绘景,可以很容易地观察到量子系统与经典系统之间的动力学关系。海森堡绘景适用于量子场论。海森堡绘景表述的是薛定谔波动力学,不是海森堡矩阵力学。

海森堡绘景与薛定谔绘景、狄拉克绘景不同。在薛定谔绘景里,描述量子系统的态矢量随着时间流易而演化,而像位置、动量一类的对应于可观察量的算符则不会随着时间流易而演化。在狄拉克绘景里,态矢量与对应于可观察量的算符都会随着时间流易而演化。

这三种绘景殊途同归,所获得的结果完全一致。这是必然的,因为它们都是在表达同样的物理现象。1

相互作用绘景在量子力学里,相互作用绘景(interaction picture),是在薛定谔绘景与海森堡绘景之间的一种表述,为纪念物理学者保罗·狄拉克而又命名为狄拉克绘景。在这绘景里,描述量子系统的态矢量与表达可观察量的算符都会随着时间流易而演化。有些实际案例会涉及到因相互作用而使得量子态与可观察量发生改变,这类案例通常会使用狄拉克绘景。

狄拉克绘景与薛定谔绘景、海森堡绘景不同。在薛定谔绘景里,描述量子系统的态矢量随着时间流易而演化。在海森堡绘景里,表达可观察量的算符会随着时间流易而演化。

这三种绘景殊途同归,所获得的结果完全一致。这是必然的,因为它们都是在表达同样的物理行为。2

参阅哈密顿-亚可比方程

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所

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