Monday, February 24, 2014

从平面波函数,到无穷小幺正变换李群生成元,费曼路径积分公式,杨-Mills理论

phymath999: gauge01 该项可以通过规范变换消除了,因而不代表有 ...

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2013年12月31日 - http://www.fxkz.net/viewthread.php?tid=4818&extra=page%3D1 ... 从平面波函数,到无穷小幺正变换李群生成元,费曼路径积分公式,杨-Mills理论 ...


量子力学无穷小夭正变换里为何要引入虚数

(2011-07-16 11:18:51)




Sakurai现代量子力学: 有关无穷小幺正变换为什么要写成: U =1+iεF  (或 U =1-iεF )
 
 Sakurai的《现代量子力学》写得比王正行的详细一些,Sakurai列了无穷小变换必须要满足的四个性质,然后证明 U =1-iεF 满足这四个性质。 (见Sakurai Modern Quantum Mechanics  P45 )
 
但是,我们可以发现,不用虚数单位, 即U =1-εF  一样会满足他说的四个性质,其中F也一样为厄米算符,ε同样也为无穷小实数。总之,王正行的《量子力学原理》与Sakurai的现代量子力学都没有说清楚为什么要有i. 总之,需要另外的性质,才能相对更完备地说明为何要写成 U =1-iεF 的形式,单单Sakurai列的四个性质,并不能说明为何带有i. 看李群的书里提到参数李群的生成元,就既有不带i的形式,也有带i的形式。
 
这个无穷小幺正变换,在现代量子力学中起关键性的作用,所以值得讨论。
 
设想一下,如果不用虚数单位,而用U =1-εF,那么,当此夭正变换作用于算符F的本征态矢量|f>后,得到新的态矢量为:
 
|f'>  = (1-εF)|f> = (1-εf)|f>,  其中f为F的本征矢|f>的本征值(为实数)。
 
这样,新态矢|f'>与原本征态矢|f>相比较,只有无穷接近实数1的因子差别,它们的方向与相位都没有区别。即在这种情况下,夭正变换对算符作用与其本征态矢并不产生任何作用。
 
而用U =1+iεF 就不同了,用其重做上述作用,会发现|f'>与|f>会产生一个无穷小的相位差别,即原本征态矢量会在复平面上发生一个无穷小转动。这样,夭正变换就会使算符的本征态矢量发生改变,但因为仅仅改变了其相位(相因子),所以并不改变对应的物理态,即物理量的测得概率。这样的数学方式才有了物理意义。
 
若学习量子场论就会知道,这种使且只使态矢量相位变化的幺正变换,就是规范变换


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