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.
-
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.
-
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.
- 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
.
|