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共軛物理量

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共軛物理量(Conjugate variables)指在量子力學中其算符對易的物理量。它的概念來自於哈密頓力學,其中共軛動量表述為拉格朗日函數廣義速度的偏微分
中文名
共軛物理量
外文名
Conjugate variables
領    域
量子力學
來    源
哈密頓力學

共軛物理量簡介

共軛物理量(Conjugate variables)指在量子力學中其算符對易的物理量。它的概念來自於哈密頓力學,其中共軛動量表述為拉格朗日函數廣義速度的偏微分
在量子力學中,物理量A和B共軛的定義為,其算符不滿足對易關係:
它們的一個重要特性是存在不確定關係:
最經典的共軛物理量包括位置/動量、時間/能量等。 [1] 

共軛物理量算符

物理學裏,算符(operator),又稱算子,作用於物理系統的狀態空間,使得物理系統從某種狀態變換為另外一種狀態。這變換可能相當複雜,需要用很多方程來表明,假若能夠使用算符來代表,可以更為簡單扼要地表達論述。
對於很多案例,假若作用的對象有所迥異,算符的物理行為也會不同;但是,對於有些案例,算符的物理行為具有一般性,這時,就可以將論題抽象化,專注於研究算符的物理行為,不必顧慮到狀態的獨特性。這方法比較適用於一些像對稱性守恆定律的論題。因此,在經典力學裏,算符是很有用的工具。在量子力學裏,算符為理論表述不可或缺的要素。
對於更深奧的理論研究,可能會遇到很艱難的數學問題,算符理論(operator theory)能夠提供高功能的架構,使得數學推導更為簡潔精緻、易讀易懂,更能展現出內中物理涵意。
一般而言,在經典力學裏的算符大多作用於函數,這些函數的參數為各種各樣的物理量,算符將某函數映射為另一種函數。這種算符稱為“函數算符”。在量子力學裏的算符稱為“量子算符”,作用的對象是量子態。量子算符將某量子態映射為另一種量子態。 [1] 

共軛物理量交換律

交換律(Commutative property)是被普遍使用的一個數學名詞,意指能改變某物的順序而不改變其最終結果。交換律是大多數數學分支中的基本性質,而且許多的數學證明需要倚靠交換律。簡單運算的交換律許久都被假定存在,且沒有給定其一特定的名稱,直到19世紀,數學家開始形式化數學理論之後,交換律才被聲明。 [1] 

共軛物理量廣義動量

拉格朗日力學哈密頓力學時常涉及廣義動量。這是因為採用廣義座標有許多優點。而廣義動量是正則共軛於廣義座標的物理量,又稱為共軛動量 [2] 
參考資料
  • 1.    Hand, Louis N.; Finch, Janet D. (1998). Analytical mechanics (7th print ed.). Cambridge, England: Cambridge University Press. Chapter 4. ISBN 9780521575720.
  • 2.    Goldstein, Herbert; Poole, Charles P., Jr.; Safko, John L. (2002). Classical Mechanics (3rd ed.). San Francisco: Addison Wesley. pp. 347–349. ISBN 0-201-65702-3.