量子力学狄拉克符号量纲问题THE DIMENSION OF THE DIRAC NOTATIONIN QUANTUM MECHANICS
张瑜瑜,胡自翔,董建军,汪克林
摘要(Abstract):
在量子力学中波函数和狄拉克符号教学中,很少思考到波函数的量纲问题,而狄拉克引入的左矢和右矢是描述量子态的强大工具。然而,关于狄拉克符号是否具有量纲的问题似乎很少被讨论,似乎大家理所应当地认为狄拉克符号只是一个没有量纲的数学符号而已。在本文中,我们将详细讨论波函数和狄拉克符号的量纲问题,以连续变量算符■,■为例,我们应选择它们无量纲的本征态矢而不是常用到的具有量纲的态矢,在此选择下,狄拉克δ函数也无量纲。狄拉克符号量纲问题的澄清将有助于学生更深入地理解量子力学符号的含义。
关键词(KeyWords): 波函数;狄拉克符号;量纲分析
基金项目(Foundation): 国家自然科学基金面上项目(12075040);国家自然科学基金(11974064);; 重庆大学教改项目(量子基础物理的课程群建设);重庆大学研究生教改项目(强化研究生科研创新能力培养的实践与探索);重庆大学物理学院本科课程《量子力学》建设经费等;; 教育部2023年高等学校物理学类专业教学指导委员会物理类教学研究项目(基于量子热力学的教研融合在《热学》课程中的探索)
作者(Author): 张瑜瑜,胡自翔,董建军,汪克林
参考文献(References):
- [1] PLANCK M.On the law of distribution of energy in the normal spectrum[J].Annalen der Physik,1901,4(553):1.
- [2] BOHR N.On the constitution of atoms and molecules[J].The London,Edinburgh,and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science,1913,26(153):476.
- [3] EINSTEIN A.Zur Theorie der Lichterzeugung und Lichtabsorption[J].Annalen der Physik,1906(20):199.
- [4] De BROGLIE L.Waves and quanta[J].Nature,1923,112(2815):540.
- [5] HEISENBERG W Z.über quantentheoretische Umdeutung kinematischer und mechanischer Beziehungen[J].Zeitschrift Fur Physikalische Chemie,1925(33):879.
- [6] SCHRDINGER E.Discussion of probability relations between separated systems[C].Mathematical Proceedings of the Cambridge Philosophical Society.Cambridge University Press,1936(32):446.
- [7] DIRAC P A M.The quantum theory of the electron[C].Proceedings of the Royal Society A:Mathematical,Physical and Engineering Sciences,1928,117(778):610.
- [8] DIRAC P M A.The principles of quantum mechanics[M].Oxford:Oxford University Press,1958.
- [9] SAKURAI J J,NAPOLITANO J.Modern quantum mechanics[M].Cambridge:Cambridge University Press,2017.
- [10] GRIFFITHS D J,SCHROETER D F.Introduction to Quantum Mechanics[M].Cambridge:Cambridge University Press,2018.
- [11] SEMAY C,WILLEMYNS C T.Do bras and kets have dimensions[J].European Journal of Physics,2021(42):025404.
- [12] 范洪义.量子力学表象与变换论:狄拉克符号法进展[M].2版.合肥:中国科学技术大学出版社,2012.
- [13] 汪克林,曹则贤.量子物理若干基本问题[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2020.