為什麼波函數可以用列矩陣表示?


任意波函數都寫成一組基函數(往往是一組物理量的本徵波函數)的線性疊加,因此我們可以用疊加係數來指代這一波函數,這些係數自然地構成列矩陣。


波函數可由一組完備基線性表示——即可以映射到函數空間中的一個向量

好吧,本來想從薛定諤方程的解空間性質上來解釋的,翻了一下資料發現掉進了數學的坑

非數學專業,沒學過泛函分析,求數學系同學來解釋吧。哈密頓運算元是一個厄米運算元,反正性質超級好,我只能幫到這裡了……

本校數院有句傳言,叫做「實變函數學十遍,泛函分析心泛寒」吶


函數空間對應向量空間

波函數可以看做向量,向量自然可以用一組完備基表示。在這組基下的展開係數就自然構成矩陣。


有限維的就不說了,寫成列矩陣是很自然的。對於無限維的情況:

量子力學裡不僅僅要求「存放」量子態的內積空間是完備的(希爾伯特空間);我們同時還要求它是可分的。所以,其等距同構於l^2,存在可數正交基。

由此,我們可以在一組給定的正交基底下,把每個基底前的係數排成一個無限維的列矩陣,並由此來表示一個量子態。

(最後,即使對於不可分的希爾伯特空間,我們也可以從不可數基底中挑選出一個可數子集來,把任意矢量表示成可數項基底的線性組合。)


不是波函數可以用矩陣表示,能用矩陣表示的是態矢量。波函數本來就是態矢量的一種分解方法


| psi 
angle = sum_n | n 
angle langle n | psi 
angle


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