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可觀察量英文解釋翻譯、可觀察量的近義詞、反義詞、例句

英語翻譯:

【化】 observable

分詞翻譯:

可的英語翻譯:

approve; but; can; may; need; yet

觀察的英語翻譯:

observe; survey; espial; look into; watch
【化】 observation
【醫】 observation; view
【經】 observation; take stock of

量的英語翻譯:

capacity; estimate; measure; mete; quantity; quantum
【醫】 amount; dose; dosis; measure; quanta; quantity; quantum
【經】 volume

專業解析

在物理學(特别是量子力學)中,可觀察量(Observable) 指代一個物理系統中可以被實驗測量或觀測的物理量。它對應于一個厄米算符(Hermitian operator),其本征值代表該物理量所有可能的測量結果。以下是詳細解釋:


一、核心定義與數學表征

  1. 量子力學中的算符對應

    可觀察量(如位置、動量、能量、角動量)在量子力學中由厄米算符表示。厄米算符滿足 $hat{A} = hat{A}^dagger$(算符等于其共轭轉置),确保其本征值為實數,與測量結果的物理意義一緻。

    來源:Cohen-Tannoudji, C., Diu, B., & Laloë, F. (1977). Quantum Mechanics. Wiley.

  2. 測量結果的概率性

    量子系統的狀态由波函數 $|psirangle$ 描述。對可觀察量 $hat{A}$ 進行測量時:

    • 可能得到其本征值 $a_n$(滿足 $hat{A}|nrangle = a_n|nrangle$)
    • 測得 $a_n$ 的概率為 $|langle n|psirangle|$

      來源:Griffiths, D. J. (2004). Introduction to Quantum Mechanics. Pearson.


二、關鍵特性

  1. 本征态與确定性

    若系統處于 $hat{A}$ 的本征态 $|nrangle$,則測量結果必為 $a_n$(無隨機性)。

    來源:Shankar, R. (1994). Principles of Quantum Mechanics. Springer.

  2. 不确定性原理的體現

    非對易可觀察量(如位置 $hat{x}$ 與動量 $hat{p}_x$)滿足 $[hat{x}, hat{p}_x] = ihbar$,導緻無法同時被精确測量。

    來源:Heisenberg, W. (1927). Über den anschaulichen Inhalt der quantentheoretischen Kinematik und Mechanik. Zeitschrift für Physik.


三、典型實例

可觀察量 算符形式 物理意義
位置 $hat{x}$ 粒子空間坐标
動量 $hat{p} = -ihbar
abla$ 粒子運動狀态
能量 哈密頓算符 $hat{H}$ 系統總能量
自旋 泡利矩陣 $hat{S}_x, hat{S}_y, hat{S}_z$ 粒子内禀角動量

四、經典與量子可觀察量的區别


權威參考文獻

  1. 量子測量理論 - 斯坦福哲學百科全書
  2. NIST 量子物理學術語表
  3. 諾貝爾獎官網:量子力學基礎

(注:部分經典教材無公開鍊接,來源标注作者與出版信息)

網絡擴展解釋

可觀察量(Observable)是物理學中的一個核心概念,尤其在量子力學中具有重要意義。以下是詳細解釋:

  1. 基本定義
    可觀察量指實驗上能夠被直接測量或間接推導出的物理量。例如位置、動量、能量等。在經典物理中,這些量被視為确定值;但在量子力學中,它們與系統的量子态和測量方式密切相關。

  2. 量子力學中的數學表示
    在量子力學框架下,可觀察量對應一個厄米算符(Hermitian operator)。厄米算符的性質保證了其本征值為實數(與測量結果的實數性一緻),且本征态構成正交完備集。例如:

    • 位置算符:$hat{x}$
    • 動量算符:$hat{p} = -ihbar abla$
    • 能量算符(哈密頓量):$hat{H} = frac{hat{p}}{2m} + V(hat{x})$
  3. 測量過程的物理意義
    量子系統的測量會導緻波函數坍縮到該可觀察量算符的某個本征态,測量結果為對應的本征值。例如,測量電子自旋時,可能得到"向上"或"向下"兩種本征值。

  4. 重要性質

    • 不确定性原理:某些可觀察量(如位置和動量)不能同時被精确測量,滿足$Delta x Delta p geq frac{hbar}{2}$。
    • 相容性:若兩個算符對易($[hat{A},hat{B}] = 0$),則存在共同本征态,可同時精确測量。
  5. 與經典物理的區别
    經典物理中,可觀察量被視為獨立于測量的客觀存在;而量子力學中,測量行為本身會影響系統狀态,且不同測量順序可能導緻不同結果。

對于進一步學習,建議參考量子力學教材中關于"算符"和"測量公設"的章節,或通過斯特恩-蓋拉赫實驗等典型案例加深理解。

分類

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