4.5.2 Poloha a hybnost

 

Na základě úvah souvisejících s výpočty středních hodnot (viz zde) se přiřazují souřadnicím polohy    a hybnosti    bodové částice samosdružené operátory

,

 

nebo přesněji

 

 

kde j   je vlnová funkce, jejíž nyní nepodstatnou časovou závislost zanedbáváme. Na levých stranách definičních rovností tuto vlnovou funkci zapisujeme pomocí bra-ketové symboliky.

 

Ukažme si, že takto definované operátory splňují Dirakovy kvantovací podmínky.

 

Poloha

 

Pro Poissonovy závorky   můžeme podle definice psát

 

 

kde    je Kroneckerovo delta. Podle Dirakových kvantovacích podmínek musí být tedy nulový i komutátor    Přesněji, pro libovolnou vlnovou funkci  j  z definičního oboru součinu obou operátorů musí platit

 

 

kde    označuje vlnovou funkci nulovou na celém prostoru. Je tomu skutečně tak?

 

Na základě definic operátorů přiřazených jednotlivým souřadnicím polohy snadno ověříme, že platí

 

neboť násobení reálnými čísly je komutativní. Odpovídající komutátor je proto nulový a definice operátorů přiřazených jednotlivým souřadnicím polohy částice je kompatibilní s Dirakovými kvantovacími podmínkami.

 

Hybnost

 

I pro složky hybnosti jsou Poissonovy závorky    nulové, a tedy takovými musí být i odpovídající komutátory. Pro libovolnou vlnovou funkci  j  z definičního oboru součinu operátorů    a   musí proto platit

 

 

kde symbol    označuje, stejně jako výše, nulovou vlnovou funkci. Ověřme platnost této rovnosti.

 

Na základě definice operátorů složek hybnosti můžeme psát

 

 

Poslední uvedený výraz je však, vzhledem k záměnnosti pořadí parciálních derivací pro dostatečně derivovatelné funkce, nutně nulový. Nulovost komutátoru je tedy ověřena i pro operátory složek hybnosti.

 

Poloha a hybnost

 

Abychom dokončili ověření Dirakových kvantovacích podmínek pro operátory složek polohy a hybnosti bodové částice, musíme se ještě věnovat jejich vzájemným komutacím. Pro odpovídající Poissonovy závorky snadno získáme

 

 

kde    opět označuje Kroneckerovo delta.  Komutátor   musí tedy podle Dirakových podmínek splňovat

 

Pro libovolnou vlnovou funkci z definičního oboru součinu operátorů    a   musí tedy platit 

 

Na základě definic uvedených operátorů však můžeme psát

 

a tedy též

 

Dirakovy kvantovací podmínky jsou proto ověřeny i pro vzájemné komutace operátorů souřadnic polohy a složek hybnosti.


Předchozí     Následující