场论的路径积分方法,非相对论量子力学是什么?

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非相对论量子力学是什么?

非相对论量子力学有三种重要的表述形式:1)海森堡等人在1925年提出的“矩阵力学”;2)薛定谔在1926年提出的“波动力学”;3)理查德·费曼在1948年提出的“路径积分”。在数学上,这三种表述形式是等效的,不管用哪一个理论研究一个物理系统,都会得出相同的结论。

但这三种表述形式的数学出发点不一致:1)矩阵力学以物理量的矩阵运算为基础;2)波动力学以微分方程的解为基础;3)路径积分以粒子路径的泛函积分为基础。由于矩阵力学与波动力学等效,因此,我们一般学习相对简单的波动力学——学会这种力学表述,那矩阵力学的学习会很快。这里说简单,是因为相对于矩阵运算而言,解微分方程更简单。而解积分方程一般而言比解微分方程更简单,所以路径积分方法又会比波动力学简单。

这里只介绍波动力学(作为非相对论量子力学介绍)的一些原理,而其他形式遵从相同或类似的物理原理,只是数学表述不同。

系统的描述

在经典力学中,系统的状态由某一时刻的广义坐标与广义速度描述,再由运动方程就可得到系统所有时刻的广义坐标与广义速度。但在非相对论量子力学(下面直接称为“量子力学”)中,广义坐标与广义速度不可同时测量(即坐标与速度不对易),这意味着直接从经典力学到量子力学是不可行的。

如何理解波粒二象性?

微观粒子同时又是波,这意味着什么?个人觉得费曼的路径积分形式的量子力学所展示的图象特别惊人却又有助于理解问题的实质。这一奇异的情景大致是这样的:每个微粒(比如某个电子)在每一时刻都“化身千万”,每个化身粒子都无限快速地、以原粒子的某一种波动特征去探索某一条特定的路径,所有化身粒子以全部可能有的速度去探索全时空中的所有路径,然后根据路径的长短、方向、途中所遇情况以及所需时间等,每一化身粒子都返回“提交一探测报告”,所有化身粒子的所有报告汇总得出各个路径相应的波彼此叠加干涉的结果——哪些途径“更便于出行”以及采用哪种速度最恰当,于是实际的粒子就更倾向于实际上以那种速度走这些途径。

  上述形象的描述其实是似是而非的,必须用数学才能精确描述物理,而相关的数学还是相当困难的。

  从上述的所有粒子都具有波粒二象性的观点看,电子与光子具有同一性,但二者的区别也是明显的,比如,具有不同的自旋、不同的电荷、不同的静质量。

中国现代用量子力学解决的问题?

可以解决微观定域的问题,比如原子能级,晶体能带(路径积分可以描述非定域问题);还可以解决激光的产生原理等。

从现在量子力学的应用上看,极大以及极小尺度都是其研究的方向。比如现在的cpu制作就已经开始考虑量子效应了。而关于宇宙初期那一瞬间也是应用量子力学来研究的

为何说空间是量子化的?

1、空间量子化到目前为止,还只是一个推论。

2、量子力学建立初期并不严格要求空间量子化,但后来在量子力学基础上建立起来的圈量子引力理论和超弦理论,根据自身理论要求空间必须是量子化的。但这两个理论目前还没法证实其真伪,所以空间量子化目前还只能算是一种推论。

3、在圈量子引力中,经典的背景度规不能独立出现,只能作为量子场的期待值出现,根据彭罗斯的自旋网络,1994年人们研究发现其中面积与体积算符的本征值只能是离散的、量子化的,后来推出圈量子引力的一个重要结论:在普朗克尺度上的空间是量子化的。

同样在超弦理论中时空坐标是以场量的形式出现的,而不象一般的场论中时空坐标是参数空间,场量(时空座标)被解释为态空间的算符,只能是离散的、量子化的。

到此,以上就是小编对于场的路径积分量子化的问题就介绍到这了,希望介绍场的路径积分量子化的4点解答对大家有用。

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