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  • 1 # 奇蹟筆記

    State ket是態向量的意思。

    在量子力學中,一個物理系統所處的狀態用一個希爾伯特空間中的矢量表示,換句話說態向量是用來表示量子態的。這在字面意思上可以和經典力學類比,在經典力學中,假如我們考慮一個粒子的運動,我們可以用粒子的位置和粒子的動量來表示這個粒子的運動狀態。位置和速度是三維向量空間中的一個向量。

    在量子力學中態向量本身並不對應任何物理量,但在經典物理學中,位置向量本身,動量向量本身對應的就是物理量(位置和動量)。

    向量是可以分解的,以位置向量為例,它可以分解為x方向上的分量,y方向上的分量和z方向上的分量。這樣做的好處是x方向上的分量不包含任何y方向和z方向上的成分。從分類的角度這是最理想的分類——既不重複,也不遺漏。量子態也可以分解,態向量分解的因子可以是複數,這一點和經典的向量不同,經典的向量,比如位置向量它分解的因子是實數。

    我們可以發明一種記號來描述對向量|V》的分解:

    這個記號就是所謂狄拉克記號。這個記號在量子力學中特別有用。假設我們考慮任意量子態|ψ》,它表示系統所處的物理狀態,我們應如何對|ψ》進行描述呢?對傳統的向量,我們是找到一個直角座標系,然後按x,y,z方向分別做投影,得到一個“既不重複,也不遺漏”的對向量|V》的分類。

    現在我們需要找到一個正交、歸一、完備的基矢{|n》},然後讓|ψ》分別對|n》做投影,這也可以看做是一個“既不重複,也不遺漏”的對態矢|ψ》的分類。

    根據量子力學的統計解釋,態向量|ψ》處在|n》“方向”上的機率是:

    這麼說當然是有點抽象的,我們可以設想基矢|n》恰好有良好的性質,比如正好對應能量En,這意味著有如下本徵值問題:

    我們可以透過求Pn知道在給定量子態時候,物理系統的平均能量是多少:

    在以上運算中,我們會看到如下記號:

    這其實就是個“括號”,英文的括號是:bracket。

    中間是字母“c”,我們可以把它看作是括號括起來的內容——H,“c”的左邊是“bra”,對應《ψ|,我們管它叫左矢,而“c”的右邊是“ket”,對應|ψ》,我們管它叫右矢。

    進一步閱讀,請參考J. J. Sakurai,《現代量子力學》

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