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【调剂】北京石油化工学院2024年16个专业接受调剂
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ahuyong

铁虫 (小有名气)

[求助] 高等量子力学习题 求解 相对论量子力学

这个是南京大学 李俊老师的高量课件里的课后题,李俊老师说单分量的H不能按狄拉克H展开来求,他说狄拉克的是三维的。不懂为什么???我觉得一维的也可以展开啊,下面是我做的,求给予纠正。非常感谢您的指导。(这个题不用展开成级数)
高等量子力学习题 求解  相对论量子力学
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高等量子力学习题 求解  相对论量子力学-1
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racoon01

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【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
ahuyong(sweety代发): 金币+3, 鼓励应助 2013-11-10 12:51:04
ahuyong(leongoall代发): 金币+5, 这里的释疑结合下面具体的求解过程,一个物理EPI完全值得!祝贺! 2013-11-10 17:43:24
leongoall: 物理EPI+1, 为何第一次操作不显示EPI? 2013-11-10 17:45:23
ahuyong: 金币+10, ★★★★★最佳答案 2013-11-11 17:26:14

李老师也许词不达意,他的真实意思是说:对于单分量波函数无法定义满足Clifford代数的Dirac矩阵。单分量波函数意味着粒子的内禀自旋空间是一维空间,Dirac矩阵应该是1*1的矩阵,也就是普通的C数,自然无法满足Clifford代数中的反对易关系。

你对李老师的质疑也是对牛弹琴。你假设了粒子的位置坐标占有一维空间。然而,你的问题却与位置坐标空间是多少维没有关系。你把Dirac矩阵写成了2*2矩阵,这等于是说假设了粒子的状态用二分量波函数描写。所以,你相当于假设了粒子的内禀自旋空间是二维空间。李老师的真实意思就在于此。

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racoon
3楼2013-11-09 11:54:03
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racoon01

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
6楼: Originally posted by ahuyong at 2013-11-09 22:13:05
不知道这个单分量的H怎么求【H,X】  ?????
不能展开怎么做,求指导?
谢谢...




你问题中所附的那道题目可以按如下图所示方案求解。



高等量子力学习题 求解  相对论量子力学-2
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高等量子力学习题 求解  相对论量子力学-3
rqm2.png

racoon
7楼2013-11-10 13:35:34
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walk1997

金虫 (著名写手)

引用回帖:
5楼: Originally posted by ahuyong at 2013-11-09 18:57:26
非常谢谢您的指导,我知道自己在哪里错了。我把分量这个词给理解错了,它是描述电子的自旋空间是一维空间,而不是坐标的。
我这道题解的是一维的H是吧?...

坐标的维数和展开的方式也不是一一对应的
坐标如果是1维的话 就不存在自旋量子数 此时 可以随意展开
坐标如果是3维的话 就有自旋量子数 这个时候H的形式和自旋量子数有关
不是唯一的 你给出的只是针对1/2粒子的哈密顿量形式估计是你说的Dirac H
零自旋粒子的哈密顿就和你指代的单分量H一致
高自旋的就复杂很多
重点是描述的粒子本身的内部自由度是多少 而不是坐标空间的自由度是多少或者几维  -- 个人瞎扯
8楼2013-11-10 17:05:20
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racoon01

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
7楼: Originally posted by racoon01 at 2013-11-10 13:35:34
你问题中所附的那道题目可以按如下图所示方案求解。




rqm1.png

rqm2.png
...

修改稿。原文中有一处计算错误,现已改正。修改稿与原稿的另一区别是前者对结果做了说明。
高等量子力学习题 求解  相对论量子力学-4
rqm1.png


高等量子力学习题 求解  相对论量子力学-5
rqm2.png


高等量子力学习题 求解  相对论量子力学-6
rqm3.png

racoon
9楼2013-11-10 17:53:18
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racoon01

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

★ ★
ahuyong: 金币+2, ★★★★★最佳答案 2013-11-11 23:50:18
你在7楼所列的问题中若那个“粒子”可以修改为“自旋为1/2的旋量粒子”,则你最初的那个计算就可以作为本问题的答案。

这个题目其实存在逻辑上的漏洞。倘若那个“粒子”被理解为自旋为零的标量粒子,则我附给你的那个计算就是正确答案。若那个“粒子”被理解为自旋为1的矢量粒子,你也可以假设一个三分量的波函数重新构造Dirac矩阵,也有解。这或许就是walk1997所说的一维坐标空间中粒子自旋的不确定性吧。
racoon
14楼2013-11-11 19:04:50
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racoon01

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

引用回帖:
12楼: Originally posted by ahuyong at 2013-11-11 17:42:10
非常谢谢您的指导,此贴的第一个图是我的解法,不知道有没有问题?????我感觉和您的思路都差不多,都是把H写成线性算符的加和。
此贴的第一个图是我的疑问????(自己不是很清楚,见谅)。
多谢您在百忙之 ...

本帖中的问题涉及非线性算符的线性化。只有线性算符才有资格作为量子力学态矢量空间中合法的操作。在波函数具有多个分量的前提下,算符H的开平方可以通过引入Dirac矩阵实现。这时,你若仍坚持将H展开为线性算符的无穷级数,其缺点一是无法以自然的方式引入自旋角动量,二是破坏了时间、空间坐标在量子力学基本方程中地位的平等性(方程左端含有波函数对时间的一阶导数,而右端含有对空间坐标的高阶导数)。
racoon
15楼2013-11-11 19:15:42
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walk1997

金虫 (著名写手)

引用回帖:
11楼: Originally posted by ahuyong at 2013-11-11 17:25:29
谢谢您的指导。
我有些地方还没看懂,这个是自学的所以掌握的不是很好,希望您能给与详细指导。
为什么坐标是1维的话 就不存在自旋量子数 此时 可以随意展开?...

不敢说指导 只是个人瞎扯 也没查书考证
非相对论下,自己感觉也没理解透彻
大致地可以唯象理解成 空间维数是1的时,就没有转动不变性了,这个时候就不需要自旋量子数,相应的态都是一维的 (类似于1维空间下,函数本身也不需要矢量的概念了)算符也就都是一维的了(除去空间部分)
在相对论情况下 空间一维的话 不变群就只有平移 反演之类的 这个时候只有1个不变算符 就是P^2相应着标志自由粒子的内部参数(和时空相关的)只有1个质量,如果时空是3+1的话 不变群除了平移还有转动 这个时候最大的不变算符是2个 1个是质量,1个是自旋。这个时候 能写下的可能的算符就有很多 取决于m和J -- 可能有些用词不太专业 学的太早了 太久没接触群论和场论课程了

个人感觉,学的量子力学、高量等课程里面一些概念、结论、说法等不用太追究 因为很多不是很基本的东西  要去追究量子场论和群论里面的基本概念
16楼2013-11-11 21:52:46
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fyl7

铁杆木虫 (正式写手)

引用回帖:
30楼: Originally posted by ahuyong at 2013-11-15 18:50:56
我第二道题目的解答好像错了,是该把它当做零自选吗?和第一题一样解吗?...

我觉得是这样的,因为高量的题目不会需要较深的知识。
31楼2013-11-16 12:20:37
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普通回帖

fyl7

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
个人觉得,你的推导还是三维的,只不过是动量方向取定而已,比如你所取的1-方向。
2楼2013-11-09 09:57:08
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MR.XIE

铜虫 (小有名气)

引用回帖:
3楼: Originally posted by racoon01 at 2013-11-09 11:54:03
李老师也许词不达意,他的真实意思是说:对于单分量波函数无法定义满足Clifford代数的Dirac矩阵。单分量波函数意味着粒子的内禀自旋空间是一维空间,Dirac矩阵应该是1*1的矩阵,也就是普通的C数,自然无法满足Cli ...

非常谢谢您的指导,我知道自己在哪里错了。我把分量这个词给理解错了,它是描述电子的自旋空间是一维空间,而不是坐标的。
我这道题解的是一维的H是吧?
4楼2013-11-09 18:51:08
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ahuyong

铁虫 (小有名气)

送红花一朵
引用回帖:
3楼: Originally posted by racoon01 at 2013-11-09 11:54:03
李老师也许词不达意,他的真实意思是说:对于单分量波函数无法定义满足Clifford代数的Dirac矩阵。单分量波函数意味着粒子的内禀自旋空间是一维空间,Dirac矩阵应该是1*1的矩阵,也就是普通的C数,自然无法满足Cli ...

非常谢谢您的指导,我知道自己在哪里错了。我把分量这个词给理解错了,它是描述电子的自旋空间是一维空间,而不是坐标的。
我这道题解的是一维的H是吧?
机会留给有准备的人。
5楼2013-11-09 18:57:26
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ahuyong

铁虫 (小有名气)

引用回帖:
3楼: Originally posted by racoon01 at 2013-11-09 11:54:03
李老师也许词不达意,他的真实意思是说:对于单分量波函数无法定义满足Clifford代数的Dirac矩阵。单分量波函数意味着粒子的内禀自旋空间是一维空间,Dirac矩阵应该是1*1的矩阵,也就是普通的C数,自然无法满足Cli ...

不知道这个单分量的H怎么求【H,X】  ?????
不能展开怎么做,求指导?
谢谢
机会留给有准备的人。
6楼2013-11-09 22:13:05
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ahuyong

铁虫 (小有名气)

引用回帖:
2楼: Originally posted by fyl7 at 2013-11-09 09:57:08
个人觉得,你的推导还是三维的,只不过是动量方向取定而已,比如你所取的1-方向。

请问我在上面的解法是对应下图的题目的答案吗?
高等量子力学习题 求解  相对论量子力学-7
截图1384161579.png

机会留给有准备的人。
10楼2013-11-11 17:21:19
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