
【化】 Heisenberg picture
a great number of; brine; extra large; fishpond; sea
【法】 mare; ocean; sea
dark; full of trees; gloomy; in multitudes
draw; paint
scene
海森伯绘景(Heisenberg Picture)是量子力学中描述物理系统随时间演化的两种基本数学表述形式之一,与薛定谔绘景形成对照。该理论由德国物理学家维尔纳·海森伯于1925年提出,其核心特点是量子态(波函数)保持恒定,而可观测量的算符随时间演化。这种描述方式更贴近经典力学中物理量随时间变化的直观理解。
数学上,海森伯绘景中的算符演化遵循运动方程: $$ ihbarfrac{dhat{A}_H(t)}{dt} = [hat{A}_H(t),hat{H}] + ihbarfrac{partial hat{A}_H}{partial t} $$ 其中$hat{A}_H(t)$为海森伯绘景中的算符,$hat{H}$是体系的哈密顿量。这一方程直接对应于经典力学的哈密顿方程,体现了量子理论与经典理论在形式上的深刻联系。
相较于薛定谔绘景,海森伯绘景的优势在于处理含时哈密顿系统和场论问题时具有更高的计算效率。该表述在量子场论、量子光学和凝聚态物理领域有广泛应用,特别是在计算关联函数和散射矩阵时显示出独特优势。
权威参考文献:
海森伯绘景(Heisenberg picture)是量子力学中描述系统演化的三种主要方式之一(另两种为薛定谔绘景和相互作用绘景)。其核心特点在于将时间演化的责任从波函数转移到算符上,与经典力学的描述方式更为接近。
基本定义
在海森伯绘景中,波函数不随时间变化,而力学量对应的算符会随时间演化。这意味着系统的动力学行为完全由算符的时间依赖性体现,例如位置、动量等算符会遵循特定的运动方程(如海森堡方程)。
与薛定谔绘景的区别
数学描述特点
算符的时间演化由海森堡方程控制:
$$
frac{dhat{A}(t)}{dt} = frac{i}{hbar} [hat{H}, hat{A}(t)] + frac{partial hat{A}(t)}{partial t}
$$
其中$hat{H}$为哈密顿量。这一方程与经典力学中的哈密顿方程形式相似,体现了量子与经典描述的对应关系。
应用场景
海森伯绘景在处理含时算符或与经典力学类比的问题时更具优势,例如量子场论中常用此框架分析场算符的演化。
其英文对应为Heisenberg picture(来自德文姓氏Heisenberg的音译,“绘景”对应“picture”或“representation”)。
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