如何联系量子力学公式和物理

独狼

这个问题比较抽象,提得不那么具体,我也就随便谈谈吧。

量子力学的数学图像基本就是希尔伯特空间——其实就是一个线性空间,所以线性代数是肯定可以用的。当然希尔伯特空间上还有一些很深的数学结构,也可以与范函分析挂钩,这里面涉及到物理上的厄米算子与数学上的自伴算子的微妙差别。当然物理学家是不管那么多的,太精密的数学不是物理学家关心的。而且,在量子力学中存在所谓的dirac的delta函数,这个函数在数学上的本质也是一个线性泛函,这是可以相互对应的。因此如果你想搞清楚这部分对应,我建议你读读梁灿彬教授写的《微分几何入门与广义相对论》的书的附录,其中有一个附录讲的就是量子力学的数学基础。当然了,你也可以参考其他的书,有一些书是给数学家写的量子力学。

量子力学的数学图像还包括偏微分方程——因为薛定谔的波动方程是一个复的偏微分方程,所以这里面还涉及到求解的问题。在求解的过程中,我们需要分离变量,这也是一个很值得深思的事情:那就是,什么样的波函数是可以分离变量的?什么情况下是不可以分离变量的?这部分知识讲的很少,在数学物理上有一些模糊性。

量子力学的数学图像还包括路径积分的数学严格性的证明。现在我们都在用路径积分,但数学家不认为这个路径积分在数学上是严格的。这部分也是值得仔细讨论的。


潇轩

理解量子力学至少要用线性代数,更好的图像是几何,建议找一下geometry structure of quantum mechanics类的东西看一下。几何图像下正交态理解为态间距pi/2,概率性也是距离造成的。


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