
【化】 commutation relation
對易關系(commutation relation)是量子力學中的核心數學工具,用于描述兩個算符之間的代數性質差異。在漢英詞典中,該術語對應"commutation relation"或"commutator",其數學定義為:
$$ [A, B] = AB - BA $$
當兩個算符的對易關系為零時(即$[A,B]=0$),說明它們具有共同的本征态,可以同時被精确測量。這一概念最早由Paul Dirac在1925年系統提出,成為量子力學的數學基礎之一。
物理學家David J. Griffiths在《量子力學導論》中指出,對易關系直接對應經典力學中的泊松括號,實現了經典物理量到量子算符的對應轉換。例如位置算符$hat{x}$和動量算符$hat{p}_x$滿足: $$ [hat{x}, hat{p}_x] = ihbar $$ 這種非零對易關系導緻海森堡不确定性原理的産生。
在量子場論中,正則對易關系被推廣為場算符之間的對易規則。Steven Weinberg在《量子場論》中強調,這種推廣保持理論的洛倫茲協變性,是構建相對論性量子理論的關鍵。當前實驗數據顯示,電子自旋算符的對易關系$[S_i,Sj] = ihbarepsilon{ijk}S_k$已被精确驗證至$10^{-14}$量級。
對易關系是量子力學和數學中的核心概念,描述兩個算符之間的相互作用是否受順序影響。以下是詳細解釋:
對易關系通過對易式(Commutator)定義:若兩個算符$A$和$B$滿足
$$[A, B] = AB - BA$$
當$[A, B] = 0$時,稱$A$與$B$對易,即運算順序不影響結果;若$[A, B]
eq 0$,則不對易。
如需更深入的技術細節(如對易式的推導或群論中的擴展),可參考量子力學教材或相關學術資源。
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