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各位大大好 小弟最近修統物到量子統計開頭 (Pathria ch5) 對於一些formulation還不是很懂 1. http://i.imgur.com/DqiSWAc.jpg 關於這邊的第11式(Pathria第三版 117頁) 先假設系統是平衡所以ensemble是stationary 如果用H的eigenfunction 當作基底 則H可以展成對角矩陣 這我可以理解 但為何這也代表density matrix也是對角矩陣呢? Density matrix 的定義中 並沒有用到basis的性質 因為他的定義只是 http://i.imgur.com/x73Kq8k.jpg 只跟basis前面的probability amplitude有關 不懂為何會變成對角 我試著用一個two level system來建 (這個例子是錯的...orz http://i.imgur.com/050phjq.jpg 符合ensemble都是stationary 但density matrix 沒有對角化 想請問我是有哪裡了解錯了嗎@@? 2.課本118頁第19式 http://i.imgur.com/ajtbLZt.jpg 如果原始的ensemble wave function 沒有normalize 那G operator的期望值是19式 我覺得這邊怪怪的 如果原始ensemble wave function 尚未normalize 那麼G operator 的期望值應該是個別算ensemble的G期望值再相除才對吧 也就是說我認為應該這樣寫 http://i.imgur.com/MaLkRqf.jpg 課本的寫法有點像加權平均 但這樣我只要讓第k個ensemble沒有normalize 並且做平方積分後的值超大 這樣照課本的寫法他就會dominate這個G的期望值 但這樣應該不對吧(還是我觀念錯orz ) 我以為要取ensemble average就是要個別把期望值算出來再平均 在這裡卡好久 以上兩個問題希望各位高手幫忙!!~~ -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 140.112.25.108 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Physics/M.1461310576.A.972.html ※ 編輯: ocf001497 (140.112.25.108), 04/22/2016 15:43:03
ren1072: 1:兩個互相commute的operator可以同時對角化 04/22 17:29
ren1072: 而你的例子不符合stationary04/22 17:30
對...我剛剛發現了 所以就是每個ensemble 一定只處在特定的eigenstate的意思嗎? 因此對特定的ensemble挑到不一樣的probability amplitude相乘必得0囉? ※ 編輯: ocf001497 (101.12.115.121), 04/22/2016 17:51:02 ※ 編輯: ocf001497 (101.12.115.121), 04/22/2016 17:53:14 ※ 編輯: ocf001497 (101.12.115.121), 04/22/2016 17:55:03
ren1072: 不一定要靜態啊,應該比較類似動態平衡吧!04/22 18:12
課本上面的 The corresponding ensemble must be stationary不是在說ensemble裡面每一個system 都在stationary state嗎? 例如說 假設現在basis是H的eigenstate 根據ensemble 必須stationary的條件 ensemble的每個成員可能會長成下面這樣嗎? ensemble 1 = [1 0 0 0 ...] ensemble 2 = [0 1 0 0 ...] ensemble 3 = [1 0 0 0 ...] ensemble 4 = [0 0 1 0 ...] 我想試著用數學翻譯課本那句話 不知道這樣對不對 ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/22/2016 18:19:41 ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/22/2016 18:29:06
wohtp: 回應你對平均的問題:density matrix就是個加權平均 04/22 22:30
wohtp: 然後quantum state照定義都一定已經normalized了,所以你害04/22 22:31
wohtp: 怕的事不會發生04/22 22:31
感謝回覆 所以基本上G的期望值就是rho G 的trace嗎 因為他那個公式(沒normalize的ensemble) 是想要表達什麼概念嗎 ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/22/2016 22:48:47
wohtp: 他還真的這麼寫(傻眼04/22 23:32
wohtp: 我想不到任何使用unnormalized state的理由,有人知道的話 04/22 23:33
wohtp: 請教育我一下嘿04/22 23:33
wohtp: 但是我可以想到normalization不一樣的情況,例如有些人的04/22 23:34
wohtp: planewave state會normalize到系統體積去04/22 23:34
wohtp: 所以有n顆粒子的state,norm就是V^n04/22 23:35
wohtp: 這時候比較「大」的state是真的比較大,然後你寫operator04/22 23:37
wohtp: 也要跟著做相應的調整04/22 23:37
wohtp: 所以,不是normalization可以隨便,而是你有道理說得通的話04/22 23:40
wohtp: density matrix可以容許你區分量子態的「大小」04/22 23:40
恩恩 他如果不寫那個公式的話我可以理解ensemble average 就是 Tr(rho G) 但那個公式 如果不是在您說的「量子態」分大小的情況 那是否會怪怪的呢? 照他的寫法如果倒著寫回去就不是ensemble average了 ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/23/2016 01:05:16
sukeda: 沒normalized還好吧 反正記得最後處理掉就好 04/23 08:18
感謝回覆 可是他處理掉的方法(下面直接除Tr(rho) 是不是怪怪的呢? 感覺應該要對每個unnormalized 的ensemble member 個別處理:算第k個ensemble membe r的G期望值 再除掉第k個ensemble member自己的波函數的平方積分 最後再加總除以ensemble數量 (就是我po的照片那樣 ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/23/2016 08:28:40
sukeda: 如果有normalized tr(rho)=1, 也就是說沒normalized時 04/23 09:48
sukeda: 必須除掉tr(rho)這樣還是能維持tr(rho)=1 04/23 09:49
sukeda: tr(rho)= 1/N sum_{k=1}^{N} <psi^{k}|psi^{k}> 04/23 09:50
sukeda: rho= 1/N sum_{k=1}^{N} |psi^{k}><psi^{k}| 04/23 09:51
sukeda: 所以很明顯tr(rho)=/=1 所以要滿足=1除掉tr(rho)就好了 04/23 09:53
sukeda: rho/tr(rho) is a normalized density operator which 04/23 09:59
sukeda: imdicates that <G>=tr(rho G)/tr(rho) 04/23 10:00
sukeda: indicates 04/23 10:00
wohtp: 樓上,就拿 \sum |psi> P(psi) <psi| 這樣的例子來看 04/23 10:55
wohtp: rescale 某個 |psi> --> a |psi> 相當於04/23 10:56
wohtp: P(psi) --> |a|^2 P(psi)04/23 10:57
wohtp: 重新normalize以後會變成另一個不一樣的density matrix04/23 10:58
我跟wohtp想法一樣 不知道這之中有什麼癥結點 ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/23/2016 12:59:26
sukeda: http://bit.ly/1qItCn504/24 08:00
wohtp: 所以你反而證明了我們的點啊, <psi|psi> 的值是 P(psi)04/24 10:52
wohtp: 的一部分 04/24 10:52
wohtp: 如果 |psi> 的 normalization 是 |phi> 的 K 倍,這個 K 也04/24 10:55
wohtp: 會反映在兩個states的機率比上面04/24 10:56
sukeda: 我知道 。課本寫的也沒什麼問題04/24 11:32
sputtering: 其實妳的式子和課本是一樣的 課本其實只是用了一個取04/24 16:48
sputtering: 巧的方式 直接令這個<G> Op.是unit Op. 04/24 16:52
唔.. 可是我的式子不是先個別算再平均嗎 課本是直接分母分子自己連加 我看不出來一樣QQQ ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/24/2016 18:53:52
wohtp: sputtering:兩個式子真的不一樣。你要我為這件事賭身家性 04/24 20:41
wohtp: 命我也樂意,因為穩贏不輸的不賭是棒鎚 XD 04/24 20:41
sputtering: 重點是積分波函數結果都是1妳帶進去看看有沒有不一樣 04/24 20:43
sputtering: 我是棒槌 04/24 21:15
明天我去問問看統物教授好了orz 希望能問出些東西再來分享 ※ 編輯: ocf001497 (49.215.1.56), 04/24/2016 23:55:46