Frage:
Warum verwandelt sich kinetische Energie im Quanten-Hamilton-Operator in einen Operator, während das Potenzial dies nicht tut?
UriAceves
2019-03-11 14:00:51 UTC
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Wenn wir vom klassischen Vielkörper-Hamiltonianer

ausgehen

$$ H = \ sum_i \ frac {\ vec {p} _i ^ 2} {2m_e} - \ sum_ {i, I} \ frac {Z_I e ^ 2} {| \ vec {r} _i - \ vec {R} _I |} + \ frac {1} {2} \ sum_ {i, j} \ frac {e ^ 2} {| \ vec {r} _i - \ vec {r} _j |} + \ sum_I \ frac {\ vec {p} _I ^ 2} {2M_I} + \ frac {1} {2} \ sum_ {I, J} \ frac {Z_IZ_J e ^ 2} { | \ vec {R} _I - \ vec {R} _J |} $$ span>

zum Quanten-Vielteilchen-Hamiltonian

$$ H = - \ sum_i \ frac {\ hbar ^ 2} {2m_e} \ nabla_i ^ 2 - \ sum_ {i, I} \ frac {Z_I e ^ 2 } {| \ vec {r} _i - \ vec {R} _I |} + \ frac {1} {2} \ sum_ {i, j} \ frac {e ^ 2} {| \ vec {r} _i - \ vec {r} _j |} - \ sum_I \ frac {\ hbar ^ 2} {2M_I} \ nabla_I ^ 2 + \ frac {1} {2} \ sum_ {I, J} \ frac {Z_IZ_J e ^ 2} {| \ vec {R} _I - \ vec {R} _J |} $$ span>

Nur die kinetischen Energieteile werden zu Operatoren. Ich meine, die anderen Teile sind ebenfalls Operatoren, aber nur Zahlen.

Warum ist das so? Ich vermute, es muss mit der Darstellung sein, mit der wir arbeiten, aber so weit ich gehe, weiß ich nicht, wie sich das auswirkt.

Kann jemand auch eine heuristische Erklärung geben?

Der potenzielle Operator ist tatsächlich: $ \ hat {V} \ equiv V (x) \ hat {I} $ mit $ \ hat {I} $ der Identitätsoperator für den 1D-Fall hier.Oft lässt man das $ \ hat {I} $ weg.
Zwei antworten:
ZeroTheHero
2019-03-11 15:06:58 UTC
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Eigentlich ist das Potenzial auch ein Operator.Es kommt einfach so vor, dass in der Positionsdarstellung $ \ hat x \ psi (x) = x \ psi (x) $ span>, so dass der potenzielle Energieoperator $ V (\ hat x) $ span> wirkt durch Multiplikation: $ V (\ hat x) \ psi (x) = V (x) \ psi (x) $ span>.

Obwohl es "durch einfache Multiplikation" handelt, pendelt es nicht mit dem Impuls, ein Zeichen dafür, dass es immer noch ein legitimer Operator ist.

In der Impulsdarstellung $ \ hat x $ span> wirkt durch Differenzierung, so dass in diesem Fall der potenzielle Energieoperator zu einem (normalerweise recht komplizierten) Differentialoperator wird, da dies erforderlich istVerwenden Sie die formale Erweiterung des Potenzials, um es in ein Polynom umzuwandeln.

Pseudodifferentialoperatoren sind nicht kompliziert, da sie bequem durch Fourier-Transformation definiert werden.Und wenn man wie in der Quantenmechanik auf $ L ^ 2 $ einwirkt, kann man sie sogar direkt durch Spektralrechnung definieren.Es ist keine (formale oder nicht formale) Leistungserweiterung der Funktion erforderlich, nur Messbarkeit (im Wesentlichen in Bezug auf das Lebesgue-Maß).
"Obwohl es" durch einfache Multiplikation "handelt, pendelt es nicht mit dem Schwung, ein Zeichen dafür, dass es immer noch ein legitimer Operator ist."ist falsch, z.B.Der Identitätsoperator __ist__ ein Operator und pendelt mit einem anderen Operator, den Sie mögen.Sie verwechseln den Bediener mit seiner Aktion auf einer bestimmten Basis, und dies sind verschiedene Dinge.
@user2820579 der Punkt ist vollkommen klar und die Grundlage ist in der Frage impliziert.Ja, natürlich, wenn Sie in Bezug auf alles, was Ihre Argumentation auf den Punkt bringt, wirklich formal sein möchten, aber es ist schwer vorstellbar, dass das OP solche Nuancen im Auge hatte, die Sie bei der Formulierung der Frage hervorgehoben haben.
Qmechanic
2019-03-11 15:07:12 UTC
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Die Vermutung von OP ist genau richtig: Im QM sind sie alle Operatoren.In bestimmten Darstellungen kann jedoch jeder Operator ein Multiplikationsoperator werden.Z.B.Positionsoperatoren werden zu Multiplikationsoperatoren in der Schrödinger-Positionsdarstellung, während Impulsoperatoren zu Multiplikationsoperatoren in der Impulsdarstellung usw. werden.



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