不确定性原理的推导

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(6)
二、位置与动量的不确定性
设测试函数f(x),有(见(23)式):
(7)
去掉测试函数,则:
(8)
令 ,把(8)代入(6):
由于标准差是正值,所以位置与动量的不确定性:
(9)
三、时间与能量的不确定性
由(见(24)式):
(10)
可得:
所以时间与能量的不确定性:
(11)
附:
1、数学符号及常量
:x的平均值
不确定性原理的推导
一、(普遍的)不确定性原理推导:
对于任意一个可观测量A,有(见(12)式):
(1)
式中:
同样地,对于另外一个可观测量B,有:
式中:
由施瓦茨不等式(见(16)式),有:
(2)
对于一个复数z(见(17)式):
(3)
令 ,(2)式:
(4)

类似有:
所以
(5)
式中Baidu Nhomakorabea易式:
把(5)代入(4),得(普遍的)不确定性原理:
(23)
(9)式:
所以,标准差:
(24)
参考文献:《Introduction to quantum mechanics》——David J Griffiths
:矢量(函数)α和β的点积(内积)
:j的不确定程度,即j的标准差
: ,其中h=6.6260693(11)×10-34J·s为普朗克常量

2、有关公式推导
(1)式:
(12)
(2)式:
对于 和
设 ,

(13)
(14)
(15)
构造方程:
其中t为未知数
显然,该方程最多仅有一个对t的解
该方程可写为:
因为其解只有0或1个,所以 :
把(12)、(13)、(14)式代入,得:
(16)
(3)式:


所以
(17)
(6)式:
薛定谔方程:
(18)
可以写做:
及其共轭式:
所以
(19)

(20)
由(13)、(14)式,有:
(21)
利用分部积分公式:
(22)
(15)式可以写为
对第二项再分部积分,消去边界项(在±∞处Ψ趋于0),得:
所以:

则有(6)式中的(x、p为算符):
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