Postulaty fizyczne mechaniki kwantowej.
Równanie Kleina - Gordona.

Postulaty fizyczne

Każdemu eksperymentowi towarzyszy nieuniknione zakłócenie, np. żeby zlokalizo-wać elektron, musimy go oświetlić, a foton oddziałuje z elektronem i zaburza jego pęd. Takie zaburzenie na poziomie atomowym jest już istotne.

  1. Zasada odpowiedniości.

    Wszystkie relacje znane z mechaniki klasycznej, które nie zawierają pochodnej, zachodzą również w mechanice kwantowej, po zastąpieniu wielkości fizycznych odpowiednimi operatorami.

    Dla układów makroskopowych musi nastąpić automatyczne przejście z mechaniki kwantowej w mechanikę klasyczną; nowa i stara teoria muszą się zgadzać w zakresie, gdzie różnice pomiędzy ich założeniami nie odgrywają istotnej roli.

  2. Zasada komplementarności.

    Pewne elementy opisów układów mikroskopowych wykluczają się wzajemnie.

    Z empirycznego punktu widzenia żaden przyrząd nie pozwala zmierzyć dokładniej niż to wynika z zasady nieoznaczoności, tzn. jest to bariera teoretyczna, a nie względy praktyczne.

  3. Zasada superpozycji.

    Zakładamy, że równanie falowe, które opisuje pojedynczą cząstkę musi być równaniem liniowym.

    Jeżeli mamy jakieś równanie opisujące jeden obiekt i dodamy drugi, to równanie to musi opisywać dwa obiekty. Jest to bardzo ograniczające założenie i są takie dziedziny fizyki, jak optyka nieliniowa, gdzie zasada ta nie gra żadnej roli.

Równanie Kleina - Gordona

Równanie to opisuje propagację fal w pustej przestrzeni.

Niezmiennik:

Równanie fali płaskiej de Broglie'a:

Różniczkujemy funkcję falową dwukrotnie po czasie:

Różniczkujemy funkcję falową dwukrotnie względem x:

Wstawiając do niezmiennika, otrzymujemy:

Powyższe równanie znane jest jako równanie Kleina - Gordona.

Jeżeli rozpatrujemy ogólniejszą (ciągłą) superpozycję fal po całej przestrzeni R3, wówczas

,

gdzie jest funkcją wektora przyjmującą wartości zespolone. Równanie to jest najogólniejszą postacią równania fali de Broglie'a.

Z równania Kleina - Gordona po podzieleniu przez otrzymujemy:

Jest to liniowe równanie różniczkowe na funkcję falową .