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文檔簡介

在經(jīng)典力學(xué)中, 借助守恒量, 可以使運(yùn)動方程的求解大為簡化.,前 言,4.4 守恒量與對稱性的關(guān)系,與經(jīng)典力學(xué)相比, 量子力學(xué)關(guān)于對稱性的研究, 大大豐富了對體系的認(rèn)識.,考慮某種線性變換 Q(存在逆變換 Q-1, 不依賴于時間),設(shè)體系的狀態(tài)用 描述. 的演化遵守Schrdinger方程,量子力學(xué)中的守恒量與對稱性,體系對于變換的不變性表現(xiàn)為 與 遵守相同形式的運(yùn)動方程,即要求 也遵守 Schrdinger方程.,與方程 比較,要求 ,或表示成,這就是體系在變換Q下的不變性的數(shù)學(xué)表達(dá).,對 的Schrdinger方程用 Q-1 運(yùn)算,得,凡滿足式(4)的變換,稱為體系的對稱性變換. 物理學(xué)中的體系的對稱性變換,總構(gòu)成一個群,稱為體系的對稱性群(symmetry group).,則 應(yīng)為幺正算符,即,考慮到概率守恒,要求,對于連續(xù)變換, 可以考慮無窮小變換, 令,是刻畫無窮小變換的實參量.,并要求,在上式中, F 為厄米算符, 稱為變換 Q 的無窮小算符 (infinitesimal operator) .,按式 (4) 要求,體系在 Q 變換下的不變性 , 即 ,應(yīng)用到無窮小變換, 就導(dǎo)致,F 就是體系的一個守恒量.,可以用F 來定義與 Q 變換相聯(lián)系的一個可觀測量.,平移不變性與動量守恒,顯然,即,考慮體系沿x方向的無窮小平移, 描述體系狀態(tài)的波函數(shù) ,變化如下:,在上式中,把 換為 ,則有,所以體系平移 的算符可表示為,式中,就是相應(yīng)的無窮小算符,也就是動量算符的x分量.,對于三維空間的無窮小平移 則,式中,即動量算符.,此即動量守恒的條件;源于空間平移不變性。,設(shè)體系對于平移具有不變性, 應(yīng)用到無窮小平移, ,則有,空間旋轉(zhuǎn)不變性與角動量守恒,三維空間中繞某方向 (單位矢)的無窮小旋轉(zhuǎn),在此變換下,標(biāo)量波函數(shù)變化如下:,即,所以,無窮小旋轉(zhuǎn) 的變換表示為,式中,即角動量算符,此即角動量守恒的條件

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