49.1 将量子理论与实验结果联系起来

我们的重点一直是量子理论中出现的基本数学结构,但利用这些结构推导出可与真实世界实验相比较的结果,还需要额外的技巧。这类技巧是处理量子力学和量子场论的典型标准物理教科书的主要主题。其中最重要的包括:

• 散射理论。在通常的单粒子量子力学中,可以研究薛定谔方程的解,这些解在遥远的过去和未来对应于自由粒子解,同时在某个中间有限时刻与势相互作用。这对应于通过散射过程研究进行实验分析的情形。

在量子场论中,人们将此推广到“非弹性散射”的情形,此时粒子既被散射也被产生。这类计算在高能物理中具有核心重要性,因为大多数实验结果来自对加速粒子进行碰撞并研究这类散射和粒子产生过程。

• 微扰方法。量子力学问题很少能找到精确解,因此需要手边备有一系列近似技术。最重要的是微扰论,即研究如何围绕精确解构造级数展开。只要所讨论的系统与存在精确解的系统在性质上差异不至於过于剧烈,这一技术便可应用于多种情形。在实践中,这意味着以这种方式研究由二次项(因而可用我们所讨论的方法精确求解)加上乘以小参数 的高阶项所构成的哈密顿算子。有多种方法可用于计算理论围绕 = 0 的幂级数解中的各项,此类计算方法在大多数量子力学与量子场论教科书中都是一个重要主题。

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原书 PDF · 印刷页 530、531、532

来源版本:2025-10-20

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