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海心焰

至尊木虫 (著名写手)

[求助] 量子力学 本征态 已有6人参与

最近学习量子力学,遇到了这样的一个问题,感觉做法都没错,或许是理解有误吧,希望懂的人帮忙一下,具体问题见图:

量子力学 本征态
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世情推物理!
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racoon01

专家顾问 (著名写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
这是量子力学中著名的老问题了。

根源在于量子态所在的空间是无限维的矢量空间,而不是有限维矢量空间,因此tr(ab)并不一定等于tr(ba).

从技术上讲,左矢量并不是量子态空间中的元素,因此量子态空间的算符并不能直接作用于左矢量身上,而必须向右作用于右矢量身上。按这样的理解,
<p|px|p>=<p|(xp+i\hbar)|p>=p<p|x|p> + i\hbar
如此就不会有矛盾。

左矢量的作用是右矢量的线性映射,仅此而已。许多流行教材里不讲原则,也让力学量算符向左作用,这是导致若干逻辑矛盾的原因。正因为如此,Weinberg在他2013年的著作lectures on quantum mechanics里放弃了使用dirac右矢量和左矢量的概念。
racoon
8楼2014-10-24 10:30:41
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leedobb

金虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
应该第二个结果是对的。
关键要注意到只有
<p| \hat{P} ^{\dag} = p<p|  (p算符得取Hermitian conjugate 之后才会作用于bra)
而不是
<p| \hat{P} = p<p|

-------------
而在
<p|px|p>中,p算符不作用于<p|中,它只作用于(x|p>也即:
<p|px|p>不等于 (<p|p ) (x|p>
有一天,我打了个瞌睡就到了这里,但我知道我掉入了时光的循环中,虽得以永生,但只有第一个循环有意义。
2楼2014-10-24 00:32:28
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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 zhioy at 2014-10-24 10:22:41
楼主的问题是我以前没注意过的,很值得我深思啊。但是形式上还是可以让1,2统一的,
      P|p>=p|p>,<p|XP|p>=(<p|X)(P|p>,左边括号里面可以写成对p的偏导ih*d/dp<p|,所以最后得到ih,与2 ...

你帖子里的观点不对。态矢量并不是波函数,它是脱离表象选择而存在的一个抽象概念。在没有选定表象之前,对态矢量并不存在求导数这样的运算。只有选定表象后,才可以对波函数求导数。
racoon
9楼2014-10-24 10:36:58
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leedobb

金虫 (正式写手)

引用回帖:
8楼: Originally posted by racoon01 at 2014-10-24 10:30:41
这是量子力学中著名的老问题了。

根源在于量子态所在的空间是无限维的矢量空间,而不是有限维矢量空间,因此tr(ab)并不一定等于tr(ba).

从技术上讲,左矢量并不是量子态空间中的元素,因此量子态空间的算符并 ...

你说的是对的,左矢量其实跟右矢量不一样,这在微分几何书里讲得很清楚,它是把右矢量线性映射到一个数的“函数”,
算符是把右矢量映射到另一个右矢量的函数。
有一天,我打了个瞌睡就到了这里,但我知道我掉入了时光的循环中,虽得以永生,但只有第一个循环有意义。
18楼2014-10-24 16:44:12
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普通回帖

leedobb

金虫 (正式写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by leedobb at 2014-10-24 00:32:28
应该第二个结果是对的。
关键要注意到只有
<p| \hat{P} ^{\dag} = p<p|  (p算符得取Hermitian conjugate 之后才会作用于bra)
而不是
<p| \hat{P} = p<p|

-------------
而在
<p|px|p> ...

不好意思右括号变成了笑脸),罪过
有一天,我打了个瞌睡就到了这里,但我知道我掉入了时光的循环中,虽得以永生,但只有第一个循环有意义。
3楼2014-10-24 00:34:04
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walk1997

金虫 (著名写手)

引用回帖:
2楼: Originally posted by leedobb at 2014-10-24 00:32:28
应该第二个结果是对的。
关键要注意到只有
<p| \hat{P} ^{\dag} = p<p|  (p算符得取Hermitian conjugate 之后才会作用于bra)
而不是
<p| \hat{P} = p<p|

-------------
而在
<p|px|p> ...

<p| \hat{P} ^{\dag} = p<p|  (p算符得取Hermitian conjugate 之后才会作用于bra)
而不是
<p| \hat{P} = p<p|
---------------------------------------------
这么理解的话 认为p不是厄米算符?
4楼2014-10-24 08:03:45
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leedobb

金虫 (正式写手)

引用回帖:
4楼: Originally posted by walk1997 at 2014-10-24 08:03:45
<p| \hat{P} ^{\dag} = p<p|  (p算符得取Hermitian conjugate 之后才会作用于bra)
而不是
<p| \hat{P} = p<p|
---------------------------------------------
这么理解的话 认为p不是厄米算符 ...

这样看来,我也有点晕了,
有一天,我打了个瞌睡就到了这里,但我知道我掉入了时光的循环中,虽得以永生,但只有第一个循环有意义。
5楼2014-10-24 09:06:14
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zhuhejushi

禁虫 (著名写手)

本帖内容被屏蔽

6楼2014-10-24 09:53:12
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zhioy

银虫 (初入文坛)

【答案】应助回帖

感谢参与,应助指数 +1
楼主的问题是我以前没注意过的,很值得我深思啊。但是形式上还是可以让1,2统一的,
      P|p>=p|p>,<p|XP|p>=(<p|X)(P|p>,左边括号里面可以写成对p的偏导ih*d/dp<p|,所以最后得到ih,与2一致。
就我现在看来,问题出现在动量坐标连续的问题上,实际上px的对易在离散情形下,x写在左右两边时相差一个小的距离(这句话仅供参考。。。)。
最后再补充一点,<p|X|p>实际上对应一个对delta函数的求导,所以为了谨慎,不变化xp(不论是算符还是本征值)
次序,1,2结果也一致,也就是说写成<p|XP|p>=(<p|X|p>)p,<p|PX|p>=p<p|X|p>。
...
7楼2014-10-24 10:22:41
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leedobb

金虫 (正式写手)

引用回帖:
8楼: Originally posted by racoon01 at 2014-10-24 10:30:41
这是量子力学中著名的老问题了。

根源在于量子态所在的空间是无限维的矢量空间,而不是有限维矢量空间,因此tr(ab)并不一定等于tr(ba).

从技术上讲,左矢量并不是量子态空间中的元素,因此量子态空间的算符并 ...

其实我的意思跟你是一样的,关键是 <p|Px|p>中的P不会作用于<p|。
有一天,我打了个瞌睡就到了这里,但我知道我掉入了时光的循环中,虽得以永生,但只有第一个循环有意义。
10楼2014-10-24 11:00:19
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