Saturday, August 30, 2014

静止的粒子的函数是delta(p),其是频率为定值(0)的粒子。不是delta(x), 其空间分布是弥散

bellbasis 时间:2010-07-20 01:38:14
     袁士霄,你对用δ函数来表述的静止概念,是波矢频谱是极其分散的,它是波矢在整个开区间(0,∞)内所有分波的叠加。你又说,匀速运动的粒子是无限长的平面波,这个匀速当然也包含无限小的匀速运动了,那么,这种从无限小的匀速运动过渡到0速度,其波矢频谱马上就变得极其分散么,这个途径一般不符合连续性数学图景的。你又说引进δ函数并不是肯定静止粒子的真实存在,那么这种波矢频谱马上就变得极其分散是真的呢,还是量子力学的一个补漏,还是你自己的发挥。
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  静止的粒子的函数是delta(p),其是频率为定值(0)的粒子。不是delta(x)
  
  但其空间分布是弥散的。袁前辈可能说反了。
  
  正是因为事物总是相互作用的,在研究微观作用的时候,只有用概率波才能描述,其他的经典描述方法都不好。而概率波的行为过度到经典之后,不与经典行为矛盾。


袁士霄 时间:2010-07-20 17:32:53
  因袭历史的原因,我们把波函数也称为物质波。并不能因此而认为:物质是主体,波只是它的附属。
  
  我们知道,完善的量子论是量子场论。在量子场论看来,时空中分布着各种各样的场,每一种场的最低能态是真空态,场的激发导致粒子的产生,场的退激发导致粒子湮灭。因此,波场是粒子的本源,从而也是物质的本源;而物质是场的一种表现。波场可以表现得没有实粒子,比如真空态。
  
  波动光学的基础是电磁理论,而电磁理论方程组可以用分析力学的方法推导出来。受此启发,薛定谔也是用分析力学方法推导波动力学方程的。
  
  波频与观察者相关,这不与相对论冲突,而是相对论的推论,不仅光波有多普勒效应,声波和物质波也有多普勒效应。如果,观察者沿着声波传播的方向,以音速运动,他测到波长为无限长。与此类比,观察者以群速度(矢量)运动,他测到的粒子波的波长也是无限长。
  
  我们三人之间的不同看法源于“静止”如何定义。
  
  在经典力学中,我们可以说,粒子静止就是该粒子的坐标恒定,或者是该粒子的速度为0,两种说法等价。
  
  用波函数描写粒子,粒子的坐标恒定,比如说处在x0点,也就是波函数集中在x0点,而在空间的其它点,波函数取0,归一化的波函数就是delte(x-x0)。
  
  用波函数描写粒子,自由粒子的动量为0,波函数在动量空间的表达式就是 delte(p)。
  
  可见,量子力学中,两种静止的含义是完全不同的。区分了两种情形,一切的矛盾就不复存在。
  
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bellbasis 时间:2010-07-20 23:35:28
    可见,量子力学中,两种静止的含义是完全不同的。区分了两种情形,一切的矛盾就不复存在。
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  这并没有不同的定义,只是因为不确定原理,你不能同时确定一个粒子的动量和位置而已。也就是说你不能找到一个静止的坐标固定的粒子。只能说当你找到一个坐标固定的粒子时,你不知道它的动量是多大。即不知道它是不是静止。
  
  经典情况下,确定动量和位置的手段都很粗糙,所以可以找到近似静止和近似固定位置的粒子。矛盾只在于精度。
  
  实际上,量子力学有3个解释,薛定谔方程,矩阵力学,路径积分。
  第一个和经典类似,很直观,由微分方程表示,只是微分方程的解用量子力学诠释物理意义。
  第二个用更数学化,用于理解量子理学概念,进行形式推导更好。其核心思想是粒子用态矢量表示,算符作用于态矢量,需要和测量联系的时候只是求态矢内积。
  第三个很强大,认为量子和经典效应是所有可能的粒子路径的叠加。但是计算起来并不简单。
  
  实际上第二种一般出现的场合比较多,因为概念明晰。量子场论也可以认为是和空间,动量相关的算符作用于粒子态上的结果。
  
  粒子态是一种抽象状态,可以用动量,坐标等等表述粒子态的特征。该态可以在坐标,动量上投影,其投影为波函数。
  
  所以,更好的描述是,粒子处于一种状态,经过物理算符作用后变成另一种状态,然后和其他状态进行内积求出需要观测的物理量(由一个态到另一个态的几率)。
  
  所以这个时候其实和“波“并没什么关系,只是其概率分布长得很像波而已。                     
 
作者:袁士霄 时间:2010-07-20 22:52:47
  delte——delta


作者:bellbasis 时间:2010-07-21 16:09:31
  作者:袁士霄 回复日期:2010-07-21 14:30:09
  
  静止的唯一定义是动量为0~ 我没有限定不能实用 delta(x),我只是说delta(x)不是静止粒子而已。
  
  参考系变换,非相对论情况变化的是v,也就是p,p从+变成0 变成-没什么问题阿?很连续阿?(这时请考察该静止粒子的幅度绝对值平方有没有变化,exp(-ipx),无论p是什么,绝对值都是1)相对论情况,波矢和坐标p,x都是协变/逆变的,px是标量和坐标变换无关,所以和非相对论情况一样。
  
  我前面说过,测量量是振幅的绝对值平方,不是波动复数表达形式本身,楼主把它的平方安参考系变换,再看看有没有变化(那个才是可以和经典类比的东西)。
  
  我一直强调,要理解量子力学,要从态和概率上理解,波动表达形式只是选择参数空间后的一种数学展开(数学描述),并不是本质的。所以不要纠结于和机械波进行类比。2者没有关系 。只是量子力学的数学形式在某些特殊的态下呈现波动的特征而已。

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