量子力学 中,哈密顿算符(Hamiltonian)H为一个 可观测量 (observable),对应于系统的的总能量。一如其他所有 算符 ,哈密顿算符的谱为测量系统总能时所有可能结果的集合。如同其他自伴算符(self-adjointoperator),哈密顿算符的谱可以透过谱 测度 (spectralmeasure)被分解,成为纯点(purepoint)、绝对连续(absolutelycontinuous)、奇点(singular)三种部分。
基本内容
量子力学中,哈密顿算符(Hamiltonian) H为一个可观测量(observable),对应于系统的总能量。一如其他所有 算符 ,哈密顿算符的谱为测量系统总能时所有可能结果的集合。如同其他自伴算符(self-adjoint operator),哈密顿算符的谱可以透过谱 测度 (spectral measure)被分解,成为纯点(pure point)、绝对连续(absolutely continuous)、奇点(singular)三种部分。纯点谱与本征矢量相应,而后者又对应到系统的 束缚态 (bound states)。绝对连续谱则对应到自由态(free states)。奇点谱则很有趣地由物理学上不可能的结果所组成。举例来说,考虑有限势阱的情形,其许可了具有离散负能量的束缚态,以及具有连续正能量的自由态。
哈密顿算符产生了量子态的时间演化。
算法
哈密顿算符产生了量子态的时间演化。若为在时间 的系统状态,其中为 约化普朗克常数 。此 方程 为 薛定谔方程 。(其与 哈密顿 -雅可比方程具有相同形式,也因为此, 冠有 哈密顿 之名。)若给定系统在某一初始时间( )的状态,我们可以积分得到接下来任何时间的系统状态。其中特别的是,若H与时间无关。
首先,“ ”这个东西具有“双重性格”,它既是一个 矢量 ,又是一个 导数 算子( 求导 运算),所以哈密顿算符兼具矢量和微分的性质。按照定义;
eg:(图2)
其中 分别为 坐标轴 的单位矢量。
(图3)表示D的散度(也记为divD), 分别为D在 坐标轴上的分量。 表示 的旋度(也可记为rotH或curlH)。
但仅仅了解到这一地步,对我们以后简化计算没有任何帮助,当什么时候它的优势就能表现出来呢?那就是▽后的函数不再是一个简单的 的时候,比如说,是两个 标量 函数的乘积 ,那这时就可以使用▽的 导数 运算性质了,以 梯度 运算为例,因为我们不知道grad的运算法则,所以直接做 是不方便的,但将其表示为 后,我们利用 的微分运算性质,就可以很容易的得到 ,相当于
矢量运算性质的应用很好理解,这里不再赘述。知道了它的这些特性后,我们就会发现,场论书籍中给出的所有关于 的运算公式,都有着与微分运算相似的形式,综合这两个特性,我们就很容易记忆这些公式了。实际上,对每一个公式我们都可以从定义出发给出严格的证明,但每次都回归定义是不利于我们使用好▽的特性的,反而使运算复杂化,这也就与我们引入 算子的初衷相违了。
eg:
再考虑到 为 导数 算符 , 应在它后面,因此后项改写为图7
故得