
【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
海森伯繪景(Heisenberg Picture)是量子力學中描述物理系統隨時間演化的兩種基本數學表述形式之一,與薛定谔繪景形成對照。該理論由德國物理學家維爾納·海森伯于1925年提出,其核心特點是量子态(波函數)保持恒定,而可觀測量的算符隨時間演化。這種描述方式更貼近經典力學中物理量隨時間變化的直觀理解。
數學上,海森伯繪景中的算符演化遵循運動方程: $$ ihbarfrac{dhat{A}_H(t)}{dt} = [hat{A}_H(t),hat{H}] + ihbarfrac{partial hat{A}_H}{partial t} $$ 其中$hat{A}_H(t)$為海森伯繪景中的算符,$hat{H}$是體系的哈密頓量。這一方程直接對應于經典力學的哈密頓方程,體現了量子理論與經典理論在形式上的深刻聯繫。
相較于薛定谔繪景,海森伯繪景的優勢在于處理含時哈密頓系統和場論問題時具有更高的計算效率。該表述在量子場論、量子光學和凝聚态物理領域有廣泛應用,特别是在計算關聯函數和散射矩陣時顯示出獨特優勢。
權威參考文獻:
海森伯繪景(Heisenberg picture)是量子力學中描述系統演化的三種主要方式之一(另兩種為薛定谔繪景和相互作用繪景)。其核心特點在于将時間演化的責任從波函數轉移到算符上,與經典力學的描述方式更為接近。
基本定義
在海森伯繪景中,波函數不隨時間變化,而力學量對應的算符會隨時間演化。這意味着系統的動力學行為完全由算符的時間依賴性體現,例如位置、動量等算符會遵循特定的運動方程(如海森堡方程)。
與薛定谔繪景的區别
數學描述特點
算符的時間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$hat{H}$為哈密頓量。這一方程與經典力學中的哈密頓方程形式相似,體現了量子與經典描述的對應關系。
應用場景
海森伯繪景在處理含時算符或與經典力學類比的問題時更具優勢,例如量子場論中常用此框架分析場算符的演化。
其英文對應為Heisenberg picture(來自德文姓氏Heisenberg的音譯,“繪景”對應“picture”或“representation”)。
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