当前课程知识点:量子力学(上) > 第五章 量子力学中的对称性与守恒量 > 5.1 量子力学中的守恒量 > 5.1.2 量子力学里的守恒量 好量子数
然后
我们就可以来进一步研究
量子力学里的守恒量的意义
首先我们来考虑
算符和时间
不明显相关的情形
如果算符 Â
和时间不明显相关
而且和哈密吨量算符 Ĥ
是对易的
那么根据埃伦费斯特定理
A 的平均值
就不随时间而变化
也就是说 A 的平均值
对 t 的导数等于零
实际上如果 Â 和 Ĥ
可以对易的话
我们还可以证明更强的结果
那就是
不但 A 的平均值
不随时间而改变
而且 A 的几率分布
也不随时间而改变
所以在这个时候
我们可以很合理地
称力学量 A 是一个守恒量
当然
这是在量子力学的意义上
来谈的
由于在很多情况下
表征一个力学量的本征值
是通过一些量子数
在 Â 是守恒量的时候
表征力学量 Â 的本征值的
那个量子数被称为好量子数
但是在量子力学里
还有可能是算符
显然和时间有关
这种情形出现在
哈密顿量算符
也就是说
量子力学里的大多数算符
不显含时间
只有哈密顿量算符是个例外
对于哈密顿量算符
如果我们返回去看
埃伦费斯特定理的话
那么哈密顿量算符和它自己
当然总是对易的
但是埃伦费斯特定理里边
还有第一项是算符
对时间的偏微分
这一项
对于哈密顿量算符来说
是应该保留的
所以说埃伦费斯特定理
应用到哈密顿量算符的时候
就变成了
H 的平均值的时间导数
是 Ĥ 的时间偏导数的平均值
当然如果
Ĥ 本身是和时间无关的
也就是说
这个偏导数等于零的话
那么 H 的平均值
就不再和时间有关了
而且 H 的各种测量结果
也不再和时间有关
所以说 H 就称为守恒量
同时我们还知道
在这个时候
哈密顿量的意义就是能量
所以 H 的平均值直接记为
E平均
对于量子力学里的
守恒量的意义
有些地方
需要做一些比较明确的理解
这里我们分别来说明一下
第一点
在量子力学里边
我们有一个名词
叫作某个力学量有确定值
现在我们又谈到
某个力学量是守恒的
这两个概念
是有原则的区别的
所谓的力学量 A 有确定值
意味着
这个系统处在 A 的本征态上
但是
这个概念并不涉及量子态
如何随时间去演化
反过来说
如果我们说
某个力学量 A 是守恒的
那么就意味着它的测量结果
不随时间而改变
但是这并不是说系统
一定要处在它的本征态上
也就是说
我们测量
这个力学量 A 的数值的时候
不同的测量可能给出
不同的结果
当然在一定的情况下
这二者是互相联系的
那就是如果 A 是守恒量
而且系统在初始的时刻
就处在 A 的本征态
那么此后它在任意的时刻
都处在 A 的本征态
应该注意的第二点是
一个量子系统
可能有许多的守恒量
但是它们未必都彼此对易
因为守恒的判据是
代表这个力学量的算符
和 Ĥ 可以对易
但是如果我们有
不同的守恒量的话
它们彼此之间
是不一定是彼此对易的
这意思就是说
它们未必同时都能有确定值
其实这和它们都守恒
也就是说
平均值不随时间而改变
是并不矛盾的事情
第三点要注意
区别定态和守恒
这两个不同的概念
如果系统是处于定态的
那么任何力学量的测量结果
都不随时间而改变
当然也包含
任何力学量的平均值
都不随时间而改变
但是要注意
定态只是量子系统的一种
特殊的状态
一般而言
量子系统不一定处在定态
所以我们不能就因此说
任何力学量都是守恒的
-引言
--引言
-1.1 普朗克的光量子假说
-1.2 玻尔的原子结构模型
-1.3 德布罗意的物质波假说
-第一章 量子力学的历史渊源--第1周作业
-2.1波函数
-第二章 波函数与薛定谔方程--第2周作业
-2.2 薛定谔方程
-第二章 波函数与薛定谔方程--第3周作业
-3.1一维运动问题的一般分析
-第三章 一维势场中的粒子--第4周作业
-3.2 方势阱
-3.3 δ函数势阱
-第三章 一维势场中的粒子--第5周作业
-3.4 线性谐振子
-3.5 一维散射问题
-第三章 一维势场中的粒子--第6周作业
-*3.6 δ势的穿透
-*3.7 周期性势场中的能带结构
--第三章 一维势场中的粒子--第7周作业
-4.1 算符及其运算
-第四章 力学量用算符表示--第8周作业
-4.2 厄密算符的主要性质
-第四章 力学量用算符表示--第9周作业
-4.3 动量本征函数的归一化
-4.4 角动量算符的本征值和本征态
-第四章 力学量用算符表示--第10周作业
-5.1 量子力学中的守恒量
-5.2 对称性与守恒量
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第11周作业
-5.3 全同粒子系统波函数的交换对称性
-*5.4 Schrödinger图画和Heisenberg图画
-第五章 量子力学中的对称性与守恒量--第12周作业
-6.1 中心力场中粒子运动的一般性质
-*6.2 球无限深势阱
-第六章 中心力场--第13周作业
-6.3 三维各向同性谐振子
-6.4 氢原子和类氢离子
-7.1 带电粒子在电磁场中的薛定谔方程
-*7.2 朗道能级
-*7.3 阿哈罗诺夫-博姆(Aharonov-Bohm)效应