Эволюция состояний во времени. Полная энергия постоянна или нет?

Предположим, что состояние частицы задано следующим образом:

| ψ ( т ) "=" 1 2 ( е я ю т 2 | 0 + е 3 я ю т 2 | 1 )

Где волновые функции: ф 0 "=" ( 1 а 2 π ) 1 4 е Икс 2 2 а 2 и ф 1 "=" ( 4 а 6 π ) 1 4 Икс   е Икс 2 2 а 2 .

Я нашел ожидаемое положение и импульс со временем:

ψ ( т ) | Икс | ψ ( т ) "=" а 2 потому что ( ю т )

ψ ( т ) | п ^ | ψ ( т ) "=" я а 2 потому что ( ю т )

Затем я пытаюсь вычислить скорость изменения энергии:

г г т [ ψ ( т ) | п ^ | ψ ( т ) + м ю 2 ψ ( т ) | Икс | ψ ( т ) ] "=" ( я а 2 + а 2 м ю 3 ) грех ( ю т )

Это означает, что полная энергия колеблется со временем, что странно, ведь полная энергия не должна сохраняться?

Ответы (1)

Похоже, вы работаете с одномерным простым гармоническим осциллятором, и в этом случае ваше выражение в скобках, для которого вы вычислили производную по времени, не является математическим ожиданием гамильтониана. Твой п ^ надо возвести в квадрат и разделить на 2 м и Икс ^ должны быть возведены в квадрат.

Кроме того, вы спрашиваете

не должна ли сохраняться полная энергия?

В этом случае математическое ожидание гамильтониана должно сохраняться, поскольку оно не имеет явной зависимости от времени. Чтобы быть более точным, напомним, что в общем случае производная по времени от ожидаемого значения любой наблюдаемой О ^ удовлетворяет

г г т ψ ( т ) | О ^ | ψ ( т ) "=" я ψ ( т ) | [ ЧАС ^ , О ^ ] | ψ ( т ) + ψ ( т ) | О ^ т | ψ ( т ) .
В частном случае производная по времени от среднего значения гамильтониана удовлетворяет условию
г г т ψ ( т ) | ЧАС ^ | ψ ( т ) "=" ψ ( т ) | ЧАС ^ т | ψ ( т )
с [ ЧАС ^ , ЧАС ^ ] "=" 0 . Поэтому в любое время ЧАС ^ / т "=" 0 , среднее значение гамильтониана сохраняется.