Loading AI tools
Из Википедии, свободной энциклопедии
Оператор — линейное отображение в одной из областей физики — квантовой механике, которое действует на волновую функцию, являющуюся комплекснозначной функцией, дающей наиболее полное описание состояния системы. Операторы обозначаются большими латинскими буквами с циркумфлексом наверху:
Волновая функция () — субъект действия оператора () — записывается справа от него. Говорят также, что оператор «применяется» к функции или «умножается» на неё. По сути, оператор предписывает выполнить те или иные преобразования волновой функции. Их результатом является некая новая функция :
В квантовой механике используется свойство линейных самосопряженных (эрмитовых) операторов, заключающееся в том, что каждый из них имеет собственные векторы и собственные вещественные значения. Они выступают в роли соответствующих данному оператору значений физических величин.
Наряду с квантово-механическими операторами, в разных разделах физики (не только в квантовой механике) используются чисто математические операторы, такие как набла, оператор Лапласа или оператор Д’Аламбера, и элементы математической теории операторов.
В общем случае
Если , то говорят, что операторы коммутируют. Коммутатор операторов определяется как
Если имеет место равенство
то называют собственным значением оператора , а функцию — собственной функцией оператора соответствующей данному собственному значению. Чаще всего у оператора имеется множество собственных значений: Совокупность всех собственных значений называется спектром оператора.
Собственное значение в общем случае имеет размерность (например, значения могут задавать реализуемые величи́ны энергии системы).
Оператор называется линейным, если для любой пары выполнено условие:
Оператор называется самосопряжённым (эрмитовым), если для любых выполнено условие:
При этом сумма самосопряжённых операторов есть самосопряжённый оператор. Произведение самосопряжённых операторов есть самосопряжённый оператор, если они коммутируют. Собственные значения самосопряжённых операторов всегда вещественны. Собственные функции самосопряжённых операторов, соответствующие разным собственным значениям, ортогональны.
Основными характеристиками физической системы в квантовой физике являются наблюдаемые величины и состояния.
В квантовой физике наблюдаемым величинам сопоставляются линейные самосопряжённые операторы в комплексном сепарабельном гильбертовом пространстве, состояниям — классы нормированных элементов этого пространства (с нормой 1). Это делается в основном по двум причинам:
В квантовой физике существует «нестрогое» правило для построения оператора физических величин: соотношения между операторами в целом такое же, как между соответствующими классическими величинами. С учётом этого правила, были введены следующие операторы (в координатном представлении):
Действие оператора координат заключается в умножении на вектор координат.
Здесь — мнимая единица, — оператор набла. Действие оператора состоит во взятии градиента, а затем умножении результата на .
Здесь — редуцированная постоянная Планка, — масса частицы, — оператор Лапласа.
Действие оператора здесь сводится к умножению зависящей от трёх декартовых координат и времени на функцию.
Такой вид был выбран также по причинам, связанным с теоремой Нётер и группой SO(3)
В важнейшем случае спина 1/2 оператор спина имеет вид:
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.