Кіріспе

Кванттық күй, барлық бақылаулар уақытқа тәуелсіз классикалық экономикада қолданылатын ұғым Стационарлық күй - барлық бақылаулар уақытқа тәуелсіз кванттық күй. Ол энергия оператордың өз векторы (бұрынғы энергияның кванттық суперпозициясы емес). Оны энергияның өзіндік векторы, энергияның өзіндік күйі, энергияның өзіндік функциясы немесе энергияның өзіндік тізбегі деп те атайды. Ол химиядағы атомдық орбиталь мен молекулалық орбиталь тұжырымдамасына өте ұқсас, кейбір кішкене айырмашылықтар төменде түсіндіріледі.

Кіріспе

Тұрақты күйі тұрақты деп аталады, өйткені жүйе уақыт өткен сайын барлық байқалатын жолдармен бірдей күйде қалады. Бір бөлшектің гамильтониясы үшін бұл бөлшектің орны, жылдамдығы, спині және т.б. тұрақты ықтималдық үлестірімі бар дегенді білдіреді. (Бұл бөлшектің ортасы да статикалық, яғни Гамильтониялық уақытпен өзгермейді деп болғанда дұрыс.) Толқын функциясының өзі тұрақты емес: ол тұрақтанған толқынды қалыптастыру үшін өзінің жалпы күрделі фазалық коэффициентін үнемі өзгертеді. Тұрақты толқынның тербеліс жиілігі Планк тұрақтысымен көбейтіледі, бұл Планк Эйнштейн қатынасына сәйкес күйдің энергиясы. Стационарлық күйлер - уақытқа тәуелсіз Шредингер теңдеуінің шешімі болып табылатын кванттық күйлер: мұнда Бұл өзіндік құн теңдеуі: векторлық кеңістіктегі сызықтық оператор, , және оның өзіндік құны. Егер тұрақты күй уақытқа тәуелді Шредингер теңдеуіне қосылса, нәтижесі уақытқа тәуелсіз (уақытта өзгермейтін) деп болғанда, бұл теңдеу кез келген уақытқа қолданылады. Сондықтан бұл уақытпен қалай өзгеретінін сипаттайтын дифференциалдық теңдеу. Оның шешімі: Сондықтан, стационарлық күй - бұл тұрақтанған толқын, ол жалпы күрделі фазалық фактормен тербеледі, ал оның тербелістің бұрыштық жиілігі оның энергиясына тең.

Өздігінен ыдырау

Өздігінен ыдырау тұрақ күйлер мәселесін қиындатады. Мысалы, қарапайым (релятивистік емес) кванттық механикаға сәйкес сутек атомының көптеген стационарлық күйлері бар: 1s, 2s, 2p және т.б. - барлығы стационарлық күйлер. Бірақ шын мәнінде, тек 1s негізгі күйі ғана шын мәнінде "стационарлық": жоғары энергия деңгейіндегі электрон бір немесе бірнеше фотондарды өздігінен шығарып, негізгі күйге ыдырайды. Бұл стационарлық күйлердің өзгермейтін қасиеттері болуы керек деген ойға қайшы келеді. Түсініктемесі: релятивистік емес кванттық механикада қолданылатын гамильтониялық кванттық өріс теориясынан гамильтониялыққа тек қана шамалау болып табылады. Жоғары энергиялы электрон күйлері (2s, 2p, 3s және т.б.) шамалас гамильтониялық бойынша стационарлық күйлер, бірақ вакуумның ауытқулары салдарынан шынайы гамильтониялық бойынша стационарлық емес. Екінші жағынан, 1s күйі шын мәнінде стационарлық күй, шамамен де, шынайы гамильтондар бойынша да.

Химиядағы "орбиталь" сөзін салыстыру

Орбиталь - бір электронды атомның немесе молекуланың стационарлық күйі (немесе оның шамалауы); нақтырақ айтқанда, атомдағы электрон үшін атомдық орбиталь немесе молекуладағы электрон үшін молекулалық орбиталь. Тек бір электроны бар молекула үшін (мысалы, атомдық сутегі немесе H2+), орбиталь молекуланың толық стационарлық күйімен бірдей. Алайда, көптеген электронды молекула үшін орбиталь жалпы стационарлық күйден мүлдем өзгеше, бұл көптеген бөлшектердің жағдайы, оны күрделі сипаттау қажет (мысалы, Слейтер детерминанты). Әсіресе, көп электронды молекулада орбиталь молекуланың жалпы стационарлық жағдайы емес, молекуладағы бір электроның стационарлық жағдайы. Орбитальдың бұл тұжырымдамасы тек қана егер біз Гамильтондағы электронды-электронды мизгелдік керілу терминдерін қарапайымдастырушы болжам ретінде елемейтін болсақ, онда біз көптеген электронды молекуланың жалпы өздік векторын жеке электронды стационарлық күйлерден (орбитальдардан) бөлек үлестерге ыдырата аламыз, олардың әрқайсысы бір электронды шамалау бойынша алынады. (Бақытымызға орай, химиктер мен физиктер жиі (бірақ әрқашан емес) осы "бір электронды шамалауды" қолдана алады.) Осы мағынада, көп электронды жүйеде орбиталды жүйедегі жеке электронның стационарлық күйі ретінде қарастыруға болады. Химияда молекулалық орбитальдарды есептеуде, әдетте, Борн-Оппенгеймер шамалауы да қолданылады.