
【化】 adiabatic invariant
dip; immerse; soak; steep; swim
【醫】 dip; immerse; immersion; infusion
gradually
invariant
【化】 invariant
浸漸不變量(Adiabatic Invariant)是物理學中描述系統在參數緩慢變化時保持近似守恒的物理量。該概念在經典力學與量子力學中均有重要應用,其核心特性體現在系統演化過程中外界參數變化速率遠小于系統固有頻率的條件下。
經典力學中的浸漸不變量
在哈密頓力學框架下,當系統的外部參數(如勢場形狀或約束條件)隨時間緩慢變化時,系統的絕熱不變量可表示為作用量積分: $$ J = oint p , dq $$ 其中$p$為廣義動量,$q$為廣義坐标。例如,磁約束等離子體中帶電粒子的磁矩$mu = frac{mv_perp}{2B}$即屬于此類不變量(參考:Goldstein《Classical Mechanics》第3版)。
量子系統的浸漸定理
量子力學中,若哈密頓量$H(t)$隨時間緩慢變化,初始處于本征态$psi_n(0)$的系統将保持在該瞬時本征态$psi_n(t)$,且量子數$n$不變。這一特性為量子絕熱近似的基礎,應用于原子能級躍遷和拓撲相變研究(參考:Griffiths《Quantum Mechanics》第2版)。
應用實例
該理論由Paul Ehrenfest于1916年首次系統闡述,後經Landau和Lifshitz發展為現代标準表述。當前研究已擴展至非平衡系統的廣義絕熱不變量領域(參考:Landau《Statistical Physics》第5卷)。
浸漸不變量(Adiabatic Invariant)是經典力學和物理學中的一個重要概念,指在系統參數發生緩慢變化時,某一物理量在一階近似下保持守恒的現象。以下是其核心要點:
浸漸不變量描述的是周期性運動系統在外部參數(如磁場強度、擺長等)緩慢變化時的守恒量。這裡的“緩慢”指參數變化速率遠小于系統的運動周期(即 $frac{|dot{lambda}|}{|lambda|} ll |Omega|$,$Omega$為系統固有頻率)。例如,單擺的擺長緩慢變化時,其能量與周期的乘積 $E cdot T$ 近似守恒。
浸漸不變量通常表示為作用量積分: $$ J = oint p , dq $$ 其中 $p$ 是正則動量,$q$ 是對應的廣義坐标,積分沿系統的一個運動周期進行。對于一維系統,$J$ 對應相空間中閉合曲線圍成的面積。
浸漸不變量適用于參數變化足夠緩慢的準靜态過程,且系統需滿足周期性運動條件。高階浸漸不變量可能涉及更複雜的攝動分析。
“浸漸”在漢語中意為“逐漸、漸進”(如《論衡》中“物之生長,皆有浸漸”),強調參數變化的緩慢性。
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