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Parece que los estados estacionarios no son tan estacionarios

$$ \DeclareMathOperator{\dif}{d \!} \newcommand{\ramuno}{\mathrm{i}} \newcommand{\exponente}{\mathrm{e}} \newcommand{\cy}[1]{|{#1}\rangle} \newcommand{\bra}[1]{\langle{#1}|} \newcommand{\braket}[2]{\langle{#1}|{#2}\rangle} \newcommand{\soporte}[3]{\langle{#1}|{#2}|{#3}\rangle} \newcommand{\linop}[1]{\hat{#1}} \newcommand{\dpd}[2]{\frac{\partial #1}{\parcial #2}} \newcommand{\dod}[2]{\frac{\dif{#1}}{\dif{#2}}} $$

Utilizando la ecuación de Schrödinger y la definición de la expectativa de valor se puede demostrar que la dependencia del tiempo de la expectativa de valor de un observable $A$ para un sistema arbitrario del estado de $\ket{\Psi(t)}$ está dado por $$ \dod{\langle \rangle}{t} = \frac{\ramuno}{\manejadores} \langle [\linop{H}, \linop{Un}] \rangle + \big\langle \dpd{\linop{A}}{t} \big\rangle \, , \etiqueta{1} $$ esta ecuación muestra que, en general, si un operador $\linop{A}$ conmuta con el Hamiltoniano operador $\linop{H}$, y no de forma explícita dependencia del tiempo, entonces la expectativa de valor de la correspondiente observable $A$ es independiente del tiempo.

Para los estados estacionarios $\ket{\Psi(t)} = \exponent^{-\ramuno E_{k} t / \hbar} \ket{E_{k}}$ el primer término en la expresión para la dependencia del tiempo de la expectativa de valor de un observable se desvanece $$ \langle [\linop{H}, \linop{Un}] \rangle = \soporte{ \Psi(t) }{ \linop{H} \linop{A} }{ \Psi(t) } - \soporte{ \Psi(t) }{ \linop{Un} \linop{H} }{ \Psi(t) } = \soporte{ E_{k} }{ \linop{H} \linop{A} }{ E_{k} } - \soporte{ E_{k} }{ \linop{Un} \linop{H} }{ E_{k} } = E_{k} \soporte{ E_{k} }{ \linop{A} }{ E_{k} } - E_{k} \soporte{ E_{k} }{ \linop{A} }{ E_{k} } = 0 \, , $$ y así la dependencia del tiempo de la expectativa de valor está dada simplemente por $$ \dod{\langle \rangle}{t} = \big\langle \dpd{\linop{A}}{t} \big\rangle \, . \etiqueta{2} $$

Sin embargo, la instrucción como la siguiente

Un estado estacionario se llama estacionaria debido a que el sistema permanece en el mismo estado en que transcurra el tiempo, en cada observable. Wikipedia

se encuentra en muchos libros.

La cosa que me molestó es la palabra todos, ya que a partir de (2) parece ser que si un operador $\linop{A}$ lleva algo de tiempo explícito de la dependencia, entonces la expectativa de valor de la correspondiente observable $A$ cambios en el tiempo. Así que los estados estacionarios son, de hecho, no de manera estacionaria.

Tengo la sensación de que me falta algo. Y nuestra discusión con la Burbuja ayudaron a clarificar lo que me molesta.

Que yo sepa los operadores en la imagen de Schrödinger generalmente no llevan un tiempo explícito de la dependencia. De nuevo, generalmente, pero no siempre. En muchos de los libros (ver, por ejemplo, Griffiths, D. J., Introducción a la mecánica cuántica, 2ª ed.). uno puede encontrar que

Los operadores que dependen explícitamente en $t$ son bastante raras, por lo que casi siempre $\dpd{Q}{t} = 0$.

Y, sin embargo, el autor afirma que

La expectativa de valor es constante en el tiempo.

Me siento como que hay una brecha entre los operadores de estar casi siempre de forma explícita independiente del tiempo y cada expectativa y con un valor constante.

56voto

Jake Wharton Puntos 160

Imagina una bola (a), acostado todavía en el suelo. Mientras que usted está buscando, caminar lentamente alrededor. El estado de un sistema se mantiene igual, mientras que las cosas que ve depende de su objetivo.

Estado de la sistema - sólo eso importa. Y eso es lo que tu wiki cita claramente las pronuncia.


En busca de una respuesta dibujo de creíble y/o fuentes oficiales.

Edit: Todo este debate es una gran molestia. Comentario usted está haciendo no es realmente que se pegue. "Fuentes oficiales" no vale la pena el esfuerzo. Si desea una mayor claridad, a continuación, sólo el uso de las matemáticas.

6voto

mfazekas Puntos 3024

No estoy realmente seguro de que ya lo estás haciendo, así que voy a intentar responder a todas las posibles variaciones de la pregunta que se me ocurre.

  1. Si usted se está preguntando si allí existen observables que están explícitamente dependiente del tiempo, mientras que el Hamiltoniano del sistema es independiente del tiempo, entonces la respuesta es sí. Por ejemplo, digamos que usted puede definir impulso,$\hat{p}$, para el sistema, el operador $\hat{O}=t \hat{p}$, que es lineal y Hermitian, es un observable. Se puede medir de alguna manera. Por ejemplo, se puede medir el impulso y luego se multiplica por el tiempo que usted vea en su reloj. Después de la medición, el sistema estará en uno de los momentum autoestados, por supuesto.

  2. Si usted se está preguntando ¿puede un Hamiltoniano en la imagen de Schrödinger evolución de un operador a fin de que el operador es dependiente del tiempo (ya sea explícita o implícitamente), entonces la respuesta es no. Todo el tiempo la dependencia en el estado de vectores por definición.

Usted puede poner un campo que varía con el tiempo, por ejemplo, en el Hamiltoniano, pero entonces usted no puede utilizar $|\psi(t)>=e^{−iE_kt}|E_k⟩$ más. Tenga en cuenta que el artículo se supone que tiene independiente del tiempo de Hamilton. Tiene el uso de la serie de Dyson para resolver la ecuación de movimiento. Y, en cualquier caso, si usted está en la imagen de Schrödinger la dependencia del tiempo volverá a ser llevado por el vector de estado, excepto para los operadores que define que el tiempo explícito de la dependencia.

5voto

Renaud Bompuis Puntos 10330

Creo que es de esperar que tenga un poco de sentido común acerca de esto.

Vamos a tomar el operador $O(t)$ cual es la posición del operador al $t$ es de entre 9:00 y 10:00 de la mañana, y el impulso del operador el resto del día.

Ahora tome un sistema en un estado estacionario, y preguntar "¿Cuál es la expectativa de valor de $O(t)$ en cada tiempo de $t$"? Whoa, la expectativa de los cambios en el valor dramáticamente cada día a las 9:00, a continuación, cambia de nuevo a las 10:00 de la noche!

¿Eso significa que el estado no es "estacionaria" a las 9:00 o 10:00? No, por supuesto que no quiere decir que no!

Cuando un operador tiene tiempo explícito de la dependencia, como $O(t)$ hace, significa que usted tiene una diferente, posiblemente totalmente ajenos -- el operador en cada momento $t$. Wikipedia dice: "el sistema permanece en el mismo estado en que transcurra el tiempo, en cada observable". Eso es correcto. Yo no creo que una persona razonable de la lectura de esa frase podría inferir que si se calcula la posición esperada a las 9:30, y a continuación se calcula la espera impulso a las 10:30, los dos cálculos deben tener la misma respuesta para un estado estacionario.

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