哈密顿算符的算法

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忠艾0359
2016-05-17 · TA获得超过184个赞
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哈密顿算符产生了量子态的时间演化。若为在时间 t 的系统状态,其中为约化普朗克常数。此方程为薛定谔方程。(其与哈密顿-雅可比方程具有相同形式,也因为此,H 冠有哈密顿之名。)若给定系统在某一初始时间(t = 0)的状态,我们可以积分得到接下来任何时间的系统状态。其中特别的是,若 H 与时间无关。
首先,“▽”这个东西具有“双重性格”,它既是一个矢量,又是一个微分算子(求导运算),所以哈密顿算符兼具矢量和微分的性质。按照定义;
eg:(图2)
其中x0,y0,z0分别为x,y,z坐标轴的单位矢量。
(图3)表示D的散度(也记顷誉拆为divD),Dx,Dy,Dz分别为D在x,y,z坐标轴上的分量。▽×H表示H的旋度(也可记为rotH或curlH)。
eg:(图4)
但仅仅了解到这一虚肆地步,对我们以后简化计算没有任何帮助,当什么时候它的优势就能表现出来呢?那就是▽后的函数不再是一个简单的 f 的时候,比如说,是两个标量函数的乘积 fg,那这时就可以使用▽的微分运算性质了,以梯度运算为例,因为我们不知道grad的运算法则,所以直接做grad ( fg )是不方便的,但将其表示为▽( fg )后,我们利用▽的微分运算性质,就可以很容易的得到雀枣▽( fg )=g ▽f + f ▽g ,相当于
图5
矢量运算性质的应用很好理解,这里不再赘述。知道了它的这些特性后,我们就会发现,场论书籍中给出的所有关于▽的运算公式,都有着与微分运算相似的形式,综合这两个特性,我们就很容易记忆这些公式了。实际上,对每一个公式我们都可以从定义出发给出严格的证明,但每次都回归定义是不利于我们使用好▽的特性的,反而使运算复杂化,这也就与我们引入▽算子的初衷相违了。
eg:(图6)
再考虑到▽为微分算符,F应在它后面,因此后项改写为图7
故得图8

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