Tuesday, January 29, 2013

phymath01 负一的平方根、复相位与薛定谔







相位定愕

杨振宁

州立大学石溪分论物理研究所


,


月的次演讲中谈到期的量


, , 及的几论题


代数, 并对此补充


, 对易真是量子力学新


体我过为答案是肯定的, 最近我

怀

疑这点我想, 物理点来说, 可能不对易


观念, 或许还有某些更深一层的观


于最子力学带给我们的那些通常的概念, 或许


些更深改变


克进步讨论这个问, 并得出结


, 有人, 学的主要征是


在我倾向于, 量子学的主要特


, 而是存在, 者是原子过程的


础几率振幅是和实验相联系的, 但这是部分


平方是我们能够某种

,

实验者所测量到的几率但除此以有相位,

它是模为

, 它的变化平方这相位


极其重要, 因为它是的根, 而它


物理意义是隐, 堡和

定谬的真

, 他们发现了包相位这个


幅的存在位这个量巧妙地隐藏在

大自然

, 于它藏得如此巧妙, 们才没能


早建立量子力学


们可意也可以不同意狄解是


的振幅, 是引入不

要但毫

疑义, 在物理家对然的,


者都具有远意义


典物理学, 物理学, 仅用到


, 在力力学电动力学等理学


是如多地方确也用到例如在求


线性电流问题时就用到复在求出解


, 是取其实部或, 得到真实的物理答案


种情下使复数仅仅是种辅助


工具, 是说, 物理在概念上只使

但是

, 随着阵力学和学的发展, 况有


引人的变, 数成了物理学非常基本的概念


阵力力学的基本方程是


,


争少


一二


二刀,





两者都

明显有虚单位强调指出的是,


试图去掉而只用程和的实部或虚部,


这些程的真实意丧失


矩阵力学和动力学中的

下面简单

谈谈在矩力学动力

的历

过程

首先谈

谈矩阵学在海森堡写的论文

,

, 他把学量的傅


换它取于一种态种傅叶多重性和它


量子理论对应的量态进行了比


, 在这个过程, 森堡很自然地从概念上讨论


紧接着发表的一篇两的论


, , 上第次明显

地出现

, 这也是虚数的方式

被引

入物理学, 狄拉发表的篇关


, , 也出现方程,

同时还有



, 访,

这个

方程也显含这些, 复数在矩力学

中起

着基尽管这是理学重要


, 但当时却似乎有得到应有的评这也许是


阵力学是如此, 叶分析是如此台


, 入复数的全部含而被当的重大



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现在转而讨

力学波力学是由定愕的


的系列论,

确立的

, 这六篇文都写于头六个月在


五篇论文中, 定谬他的分解成位置坐标

,

稳态数和时间的正


,


当时这足为奇的, 他把电子

的驻

描述想象成类似于电磁波或水波的驻, 这些


, 但它由实的时空述的, 例如,



在薛定

愕的, 对波函数


。一, ,


个脚, 他写道, 右端惯例

实部

加的这明了他


, 即它们是通常的线性电理论可以


复数, 最后是取


, 在薛定愕探寻矩阵力学和力学之间的


, 避免要, 如他的论


程就是如他是为此


, 我们可能永远无法知, 但是, 当他进讨论




, 例如讨论以, 论文中简短地


论过在年月日以前的某个时

候作

, 参见下文, 必定遇到了麻烦

年月

, 岁高龄洛伦兹薛定愕写了


, 感谢定愕送篇文章清样洛伦


在信中许多有关波动力学的原则题和


, 有两点与我们现在所讨论的问题有关


如何说明两个粒或更多粒子的,


认为真实方程⋯⋯完全含能


, 而应之以含有时的导数年月,


回了一长的, 包括,

条就是回

洛伦兹提出的上述两问题


, 定谬说他放弃了他先前手稿

,

, , 现正


研究实空间的电荷密度倾他接着令人

满意

和的遭到非议事情是使用了复数从根


, 疑是个实后他指


, 方法显然薛定谬本人对

方法也

不很满


, 薛定愕写了如下方


,


利用万必,




补充说可能个普波动方程, 它不再



包含积

, 时间导数薛定谬继续思


卷期

这个问

, 五天, 在月日写给普朗克,

他说

便说, 近几, 件事使我如,

它虽曾

使我十分不, , 以其自从未

过的

简单和完美而得解答是么呢它

就是



薛定愕不简单地正确的时方程

,

而宁可用较复杂程呢他当然道这


简单的方程, 但却较复杂的二阶程⑧,


为答案如下


定愕不想使他的波动方程包, 就利用


消去, 从而阶方程他图避


, 为在他的论文中,

力学是借

助于写出实哈密雅可比

,


以及



·

他的

合这要求的的和与时间无的稍,


论文, , 他写道当然, 地表


, 我们应该试图把函数某种振动过

联系起来

⋯⋯, , 但这可不个简单的过程几山为薛

定愕必须设

法解决个棘手的问, 即这种振动的


薛定谬来对这个问题的想法的演变是一

个饶

趣味, 不是这里所要讨论的

容我们

关心的是这个事实, 薛定

的时空

来描述振动, 从而建立了他的波动力学


后来, 把实


, 随时间作正弦变化


回到薛定愕朗克的信, 他在信


指出, , 令势能是时间的


被证明是错误的, 薛定愕在


, 悟到了点他当时就写了论,


到出版是在这篇文章中,


提出样的概念, 满足复时

变方

薛定式称为真正的动方程,


, 他把后振动方程或振幅



目加


① 佩斯引用魏

的话愕正当其

爱情进发时

伟大


见该文方号内的评注

① 在

定谬于以前所写的五篇论文


, 、中, 方程从未出现了


, 这意味着定愕知道访月九在月


给洛伦兹, 他对沪的实部, 混乱的讨论, 这清

楚地

表明, 定愕那时在为消去或定虚部努力

④ 薛

定语在德稿中用的词是, 我把它译为

,

也有人它译, 这里的上下文,

造成混乱


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我应该


调一, 追溯薛定谬早期的一些

论文

, 未由推断说, 定语其论


应是复数的发现, 是源


兹给他况可能如, 但事情也可能这样

的在薛定谬

写了那篇与时间无关微扰论论文


, 着手研究与时微扰, ,

他必

研究时间的变化而在进

行这项研究

的时, 收到洛伦兹可以断定

的是

, 薛定语是在月日到日之间,


是复

薛定语

的论寄出以后, 玻恩寄


函数统计途释的两篇史性文章,


中的, 两篇文章

的第

, 对入射波用个实

下尸


来表

, 而对散射波用了另一实波


, “ 即,


表示因为每个波,

其著

注加在论文校样, 不用绝对


平方, , 而仅用平方, 佩斯对,


迁几确概念, 重大新事物,

的方式进入物理学

, 只是在第二篇论文中才

对入射波

出射波使用了复数


论中的

上面

, 基础理学


复数的事实, , 薛定谬


经发表一篇很意义论文, 题目是


道的一寻常的性质在这篇文章

中他

指出, 在魏尔年的规范理论中可能已引





他从魏尔

, 年魏尔的电磁规范理


, 把魏尔的思想概括到指数因子

面的式

他指, 于后, 因子



在薛定谬

创立力学重要论文中,

有引证

, 和福


, 究这段历史时,


是薛定愕发展德布罗意的思想这篇年

的论

实际上重要的用的他们的论点后来


, , 韦塞尔斯,


发现薛定愕年月

坦的

信中下面段话


在我, 德布罗意对量子规则的解释乎和


· , , 中的想法有某种


篇文章, 准周期,

尔规范

有奇的性质· 我所,


学处理两者是相同, 只不过


, 但却够完美, 实际有作的证明

自然
, 遍理论中所作

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