诡异的Dirac函数
By 苏剑林 | 2013-01-14 | 48978位读者 | 引用量子力学中有一个很诡异的函数——Dirac函数,它似乎在物理的不少领域都有很大作用,它也具有明显的物理意义,但认真地看它却又感觉它根本就不是函数!这个“似而非是”的东西究竟是什么呢?让我们从一个物理问题引入:
设想一条质量为1,长度为$2l$的均匀直线,很显然直线的密度为$\rho=\frac{1}{2l}$;将直线的中点放置于坐标轴的原点,我们就有
$$\rho(x)=\left\{ \begin{array}{c}\frac{1}{2l} (-l \leq x \leq l)\\0 (x < -l , x > l)\end{array}\right.$$
所以有
$$\int_{-\infty}^{+\infty} \rho(x)dx=1$$
角的疑惑——为什么使用弧度?
By 苏剑林 | 2013-01-07 | 31151位读者 | 引用也许当我们从小学数学进入中学数学的过程中,让我们最郁闷的事情就是课本上把用的好好的角度制改为弧度制了,那个好好的360°的周角无端端变成了一个无理数$2\pi$,为此还多了一堆转换公式,那时这可把我折腾了好一阵子。为什么一个完美的360°不用,反而转向一个无理数$2\pi$?这里边涉及到了相当多的原因,在这些原因中,重新体现了数学体系的一致与简约。当然,文章里的观点只是我自己的看法,仅供大家参考。
弧度制:简约的要求
如果读者已经学过了极限理论,那么我就可以直接说,引入弧度制,是为了在这样的一种角的度量体制下,满足:
$$\lim_{x\to 0} \frac{\sin x}{x}=1$$
又折腾数学公式插件了
By 苏剑林 | 2013-01-05 | 25927位读者 | 引用从2013.11.15开始,使用MathJax插件。主要原因是MathJax在兼容性方面比ASCIIMath Image Fallback Scripts做得好很多。而且从长远考虑,用MathJax也是应该的。
官方网站:http://www.mathjax.org/
复制数学公式:http://www.mathjax.org/demos/copy-and-paste/
-------以下内容已经过时(写于2013.01.05)--------
原来一直是使用“数学研发论坛”完善的数学公式插件来显示数学公式的,使用很简单,载入速度很快,这样一下子就用了三年了。
不过进入大学后,学习的东西越来越多,数学符号也越来越多,郭大哥的插件的不足也暴露出来了。最要命的是它居然无法显示$\hbar$,这叫我这个学习量子力学的孩子情何以堪...(不过郭大哥新版的插件已经加入了这个符号)。还有另外一个不足的地方,就是郭大哥的插件进行了大量的化简,使得数学公式的输入简单了不少,但是反而对标准的Latex代码支持不足了。久而久之,会带来一个弊端,就是迁移性不强。万一哪天这个插件无法使用了,就难以找到替代品了。考虑到这些,我写latex代码的时候总是用标准的语法而不用简化语法,后来$\hbar$的问题出来后,一下子用上了MathJax这个强大的插件(考虑过JsMath,但是发现它的行内公式显示效果不大好)。
用复数化简二次曲线的尝试
By 苏剑林 | 2013-01-02 | 27875位读者 | 引用费曼路径积分思想的发展(四)
By 苏剑林 | 2012-12-27 | 42027位读者 | 引用4、量子场论中的泛函方法
路径积分出现之初,大多数物理学家反映都很冷淡,甚至怀疑它的正确性。这一方面是对路径积分方法的陌生与误解所致。在泊珂淖会议上,玻尔就把费曼图误解成粒子运动的轨迹,并对之进行了尖锐的批评。([19],P.459)另一方面,费曼并没有用公理化的方法,从作用量或拉格朗日量出发系统地推导出费曼规则,他是靠经验、猜测、检验和比较来给出与各种图相应的规则的。尽管如此,费曼却能把他的方法推广到当时热门的介子理论,并且只需一个晚上就可解决他人用正则哈密顿方法要用几个月的时间才能解决的问题。费曼方法的有效性,使戴逊大为惊讶,并促使他相信路径积分“必定是根本上正确的”([1],P.54)理论。随之,戴逊便决定把“理解费曼(的思想)并用一种他人能理解的语言来加以阐述”([1],p.54)作为自己的主要工作。1948年,戴逊成功地证明了朝永振一朗、施温格和费曼三人的理论“在其共同适用领域内”[25]的等价性。费曼的粒子图像的路径积分方法由此改头换面,变成了场论形式的泛函积分方法。
费曼路径积分思想的发展(三)
By 苏剑林 | 2012-12-27 | 21404位读者 | 引用3、费曼图和量子电动力学的重整化
在1947年美国避难岛(Shelter Island)会议上,兰姆报导了他的重大发现,即现今所称的兰姆位移;氢原子的$2S_{\frac{1}{2}}$能级比$2P_{\frac{1}{2}}$高出约1000MHz。而按照狄拉克理论,对纯库仑相互作用的电子-质子系统,这两个能级应该是简并的。人们很快就认识到,该位移应归之于一阶近似的辐射校正[19]。贝特用一个电子的校正质量就非相对论近似得出了氢原子nS能级的位移公:
$$\frac{8}{3\pi}(\frac{e^2}{\hbar c})Ry \frac{Z^4}{n^3} Ln\frac{K}{ < E_n-E_m > _{AV}}$$
费曼路径积分思想的发展(二)
By 苏剑林 | 2012-12-26 | 26565位读者 | 引用2、量子力学中的作用量量子化方法
在发现经典电动力学的这个新作用量之后,费曼便试图将它量子化,以期得到一个令人满意的量子电动力学。当时,量子物理学中还没有采用作用量方法。常规的途径是从哈密顿函数开始,用算符来取代经典哈密顿函数中的位置和动量,再应用非对易关系。费曼当时还不知道,狄拉克在1932年的一篇文章中已经将作用量和拉格朗日函数引进了量子力学[9]。正当他百思不得其解时,一位在普林斯頓访问的欧洲学者吿诉他,狄拉克在某某文章中讨论过这一间题。得知此信息后,费曼次日即去图书馆翻阅此文。
狄拉克在1932年的文章中引进了一个非常重要的函数$ < q_{t+dt}|q_t > $,并指出它“相当于” $\exp[\frac{i}{\hbar}Ldt]$[9]。这“意味着”,狄拉克强调:“我们不应该把经典的拉格朗日函数看成是坐标和速度的函数,而应把它看作两个不同时刻t和r+dt的坐标的函数。"[9]在狄拉克思想的启发之下,费曼径直把“相当于”改写为“正比于”:
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