Соотношения неопределённостей Гейзенберга
Постулат 4. Суперпозиция состояний.Состояния чистые и смешанные. Математические и физические основания принципа суперпозиции
Формулировка 1 (скорее математическая):
Если две волновые функции fp и fq являются решениями операторного уравнения на собственные значения, то их линейная комбинация F=cpfp+ cqfq также является его решением.
Истоки этой формулировки лежат в теории дифференциальных уравнений.
Формулировка 2 (скорее физическая):
Если система может находиться в состояниях с волновыми функциями fp и fq , то она может находиться и в состоянии с волновой функцией F=cpfp+ cqfq.
Истоки этой формулировки происходят из убеждения, что до опыта нельзя предсказать, в каком состоянии находится система, а потому приходится допустить для неё сразу все возможности.
Речь о тех функциях, что совокупность которых образует спектр собственных функций эрмитова оператора (оператора динамической переменной). Эта ситуация может быть распространена на любое число собственных функций линейного самосопряжённого оператора:
Этот постулат называется принципом суперпозиции состояний и допускает обобщение на любое число собственных функций, образующих спектр эрмитова оператора. Функции fk
отвечают так называемым чистым состояниям, а их суперпозиция F - смешанному состоянию.
Постулат 5. Средние значения динамических переменных. Математические ожидания для динамических характеристик состояний чистых и смешанных
Формулировка:
Среднее значение динамической переменной, полученное в результате серии испытаний (измерений) совпадает с математическим ожиданием динамического оператора этой переменной, которое вычисляется по формуле:
; (5.11)
Для чистых состояний это уравнение является формальным следствием 2-го постулата, но для случая смешанных состояний эта формула постулируется и тем самым возводится в ранг физического закона.
Постулат 6. Принцип Паули
Формулировка:
Полная волновая функция, коллектива идентичных фермионов антисимметрична относительно перестановки любой пары частиц между их индивидуальными одночастичными состояниями.
Это свойство можно записать в виде
. (5.12)
О перестановочной симметрии коллектива частиц.
Удобно ввести оператор перестановки , действие которого состоит в том, что он меняет местами идентичные частицы с номерами k и l между их одночастичными состояниями или что совершенно одно и то же – меняет состояния этих двух частиц между собой.
Если заранее оговорить, что всегда номера идентичных частиц в коллективе определяются просто порядковым номером в цепочке-перечислении, то номер можно и не записывать в явной форме. В таком случае записывая в позиции частицы символ какой-то волновой функции, удобно считать её символом состояния, в которое частица попадает.
Действуя на волновую функцию, оператор перестановки исторгает из неё собственное значение, но при этом умудряется её самоё не изменять. Перед нею просто возникает некоторое число - собственное значение этого оператора. Если же оператор перестановки применить к волновой функции коллектива повторно, то обе переставляемые частицы возвращаются на исходные позиции – в исходные состояния, и волновая функция обязана обратиться вновь сама в себя. Система возвращается в исходную ситуацию, и поэтому собственное значение квадрата оператора перестановки равно единице. Получаем равенства:
Смотрите также
Влияние природы газа-носителя и его параметров на качество разделения веществ в газовой хроматографии
Рассмотрим
влияние природы газа-носителя и его параметров на качество разделения веществ.
Для этого, прежде всего, сформулируем требования, которые предъявляются к
элюенту в газовой хромато ...
Ядерная энергетика
Атомная энергетика - область техники,
основанная на использовании реакции деления атомных ядер для выработки теплоты
и производства электроэнергии. В 1990 атомными электростанциями (АЭС) ми ...