
【化】 commutation relation
对易关系(commutation relation)是量子力学中的核心数学工具,用于描述两个算符之间的代数性质差异。在汉英词典中,该术语对应"commutation relation"或"commutator",其数学定义为:
$$ [A, B] = AB - BA $$
当两个算符的对易关系为零时(即$[A,B]=0$),说明它们具有共同的本征态,可以同时被精确测量。这一概念最早由Paul Dirac在1925年系统提出,成为量子力学的数学基础之一。
物理学家David J. Griffiths在《量子力学导论》中指出,对易关系直接对应经典力学中的泊松括号,实现了经典物理量到量子算符的对应转换。例如位置算符$hat{x}$和动量算符$hat{p}_x$满足: $$ [hat{x}, hat{p}_x] = ihbar $$ 这种非零对易关系导致海森堡不确定性原理的产生。
在量子场论中,正则对易关系被推广为场算符之间的对易规则。Steven Weinberg在《量子场论》中强调,这种推广保持理论的洛伦兹协变性,是构建相对论性量子理论的关键。当前实验数据显示,电子自旋算符的对易关系$[S_i,Sj] = ihbarepsilon{ijk}S_k$已被精确验证至$10^{-14}$量级。
对易关系是量子力学和数学中的核心概念,描述两个算符之间的相互作用是否受顺序影响。以下是详细解释:
对易关系通过对易式(Commutator)定义:若两个算符$A$和$B$满足
$$[A, B] = AB - BA$$
当$[A, B] = 0$时,称$A$与$B$对易,即运算顺序不影响结果;若$[A, B]
eq 0$,则不对易。
如需更深入的技术细节(如对易式的推导或群论中的扩展),可参考量子力学教材或相关学术资源。
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