Mechanika kwantowa/Stan kwantowy układu

Z Wikibooks, biblioteki wolnych podręczników.

[edytuj] Jak wygląda atom?

Układy kwantowe czasem przedstawiamy w różnej formie graficznej. Jednakże nie tylko uproszczona ilustracja obok ale także jej bardziej wyrafinowana kuzynka po prawej nie przedstawiają prawdziwego wyglądu atomu. Pytanie Jak wygląda atom? zwyczajnie nie bardzo ma sens jak przekonamy się w dalszej części tekstu. Na razie poprzestańmy na obserwacji, że długość fali światła widzialnego jest rzędu rozmiarów atomu co wskazuje na niemożność jego obserwacji w takim znaczeniu w jakim obserwujemy przedmioty wokół nas.

Dowolny układ kwantowy, np. swobodny atom, elektron w atomie czy też foton przemierzający przestrzeń znajduje się w pewnym stanie. Pojęcie to rozumiemy intuicyjnie jako n.p. opis konfiguracji atomu, charakterystykę ruchu elektronu albo stan polaryzacji fotonu. Innymi słowy stan zawiera kompletny opis sytuacji fizycznej w jakiej znajduje się rozważany układ.

Tak pojmowany stan jest nie tylko niezbyt dokładnie określony ale też niemal bezużyteczny jako narzędzie do rozwijania opisu fizycznego zjawisk zachodzących w przyrodzie. Dla tych celów pojęcie stanu precyzujemy w postaci wektora stanu który definiujemy jako obiekt zawierający kompletny zestaw parametrów opisujących całkowicie stan fizyczny układu kwantowego.

Wektor stanu to obiekt matematyczny z unormowanej nieskonczenie wymiarowej przestrzeni Hilberta, zawierający kompletny zestaw parametrów opisujących całkowicie stan fizyczny układu.

Stanem czystym ukladu nazywamy taki stan, o ktorym mamy maksymalna wiedze. Opisuje go jednostkowy wektor z nieskonczenie wymiarowej przestrzeni H.

Parametrami o których tu mowa są klasyczne parametry jak pęd obiektu, czy jego położenie, jak i bardziej egzotyczne wielkości, takie jak spin, dziwność czy powab.