Каково значение термина «нормализация»?

Когда мы «нормализуем» волновую функцию, мы вводим соответствующий коэффициент, чтобы волновая функция могла действовать как распределение вероятностей. Однако, когда я рассматривал собственные функции оператора импульса (хотя то же самое относится и к собственным функциям оператора положения), они не нормализуемы в этом смысле.

В их «нормализации» мы используем дельту Дирака, а не дельту Кронекера:

п | п "=" дельта ( п п ) .

Таким образом, внутренний продукт эйгестата с самим собой на самом деле бесконечен и интегрируется только до единства.

Я надеялся, что кто-нибудь сможет уточнить мотивацию и обоснованность нормализации в этом смысле?

Кроме того, я видел, что каноническая «нормализация» полиномов Лежандра включает установку п 1 ( 1 ) "=" 1 , однако полиномы тогда не нормируются в смысле скалярного произведения на функциональном пространстве. Таким образом, это, кажется, другое использование термина «нормализация».

Нормализация обеспечивает ортонормированность базисных элементов, т. е. их внутренние произведения образуют тождественный оператор в гильбертовом пространстве. Это либо дельта Кронекера, либо дельта Дирака?
Возможные дубликаты: physics.stackexchange.com/q/89958/2451 , physics.stackexchange.com/q/273423/2451 и ссылки в них.

Ответы (1)

Слово «нормализованный» может быть двусмысленным, но смысл, который позволяет ему уловить большую часть того, для чего оно предназначено в квантовой механике, заключается в том, что должны выполняться теоремы Парсеваля и Планшереля, так что скалярный продукт между квантовыми состояниями в л 2 равно соответствующему определению скалярного произведения между соответствующими функциями суперпозиции/веса, когда эти состояния разрешаются в новую систему координат с новыми базисными состояниями. То есть все наши преобразования между системами координат должны быть унитарными, чтобы расчеты внутренних продуктов, вероятностей и т.п. переносились беспрепятственно.

Когда новые базисные состояния представляют собой недискретный набор, это определение сводится к уравнению, которое вы цитируете. Он также сведется к более знакомому вам, когда вы примените его к дискретному набору базисных состояний.

Кроме того, разные проблемы имеют разные области определения и разные пространства состояний. Обобщенные функции Лежандра возникают как в двумерных задачах, так и как часть трехмерных сферических гармоник. Таким образом, понятие нормализации будет варьироваться в зависимости от предметной области.

Наконец, «нормализованный» может также означать «масштабированный по стандартному рецепту». Отсюда конкретное определение нормализации функции Лежандра, которое вы цитируете.

Универсального определения не существует, и вы должны тщательно проверять каждого автора, хотя вы не найдете никакого другого использования термина «нормализованный» в квантовой механике, кроме первого, которое я дал в квантовой механике.


Дополнительная информация

Что сложного в наблюдаемых координатах положения и импульса, так это то, что они имеют непрерывный спектр. Их собственные функции также ненормируемы, так как они не имеют л 2 интеграл. Два из них - непрерывный спектр и ненормируемость - идут рука об руку, как обсуждается в сводке QMechanics о причинах «дискретности» в некоторых аспектах квантовой механики .

Это означает, что их собственные функции НЕ принадлежат обычному сепарабельному гильбертовому пространству, обсуждаемому в квантовой механике.

Запомните это немного: собственных функций операторов положения и импульса просто не существует в нашем обычном пространстве квантовых состояний. Этот факт часто недостаточно подчеркивается. На самом деле, это часто замалчивается, таинственная дельта Дирака всплывает в рассматриваемой лекции, и студенты, которые сомневаются в этом странном звере, должным образом чувствуют себя неадекватными, потому что они не могут понять эту магию мгновенно.

Здесь происходит что-то очень нетривиальное, и это то, что мы должны построить совершенно новую структуру — концепцию оснащенного гильбертова пространства — даже для того, чтобы говорить о таких собственных функциях и получить возможность строить произвольное квантовое состояние в л 2 из собственных векторов некомпактного оператора, которые теперь существуют в оснащенном гильбертовом пространстве. Здесь я даю подробное обсуждение оснащенного гильбертова пространства .

Но когда мы строим разложение по собственным функциям в оснащенном гильбертовом пространстве, суперпозиция не может быть дискретной, и теперь мы должны использовать интеграл. Связь между этим интегралом и разложением квантового состояния на счетно бесконечный набор собственных векторов очень похожа на связь между преобразованием Фурье и рядом Фурье.

Поскольку сейчас мы работаем с расширенным определением пространства квантовых состояний с интегралом вместо суперпозиции суммы, неудивительно, что понятие нормализации также должно быть расширено. Уравнение, которое вы цитируете, является расширением, которое сохраняет унитарность преобразования в координаты положения/импульса.