Читаем Feynmann 8 полностью

§ 2. Преобразование к повернутой системе координат

§ 3. Повороты вокруг оси z

§ 4. Повороты на 180° и на 90 вокруг оси у

§ 5. Повороты вокруг оси x

§ б. Произвольные повороты

§ 1. Преобразование амплитуд

В предыдущей главе мы, пользуясь в ка­честве примера системой со спином 1, набросали общие принципы квантовой механики.

Любое состояние y можно описать через совокупность базисных состояний, задав амплитуды пребывания в каждом из них.

Амплитуда перехода из одного состоя­ния в другое может быть в общем слу­чае записана в виде суммы произведений амплитуд перехода в одно из базисных со­стояний на амплитуды перехода из этих базисных состояний в конечное положе­ние; в сумму непременно входят члены, относящиеся к каждому базисному состоя­нию;

Базисные состояния ортогональны друг другу — амплитуда пребывания в одном, если вы находитесь в другом, есть нуль:

Амплитуда перехода из одного состоя­ния в другое комплексно сопряжена амп­литуде обратного перехода

Мы немного поговорили о том, что базис для состояний может быть не один и что можно использовать (4.1), чтобы пе­рейти от одного базиса к другому. Пусть, например, мы знаем амплитуды <iS|y> обнаружения состояния y в лю­бом из базисных состояний i базисной системы S, но затем решаем, что лучше описывать состояние в терминах другой совокупности базисных состояний — скажем, состояний j, при­надлежащих к базису Т. Мы тогда можем подставить в общую формулу (4.1) jT вместо c и получить

Амплитуды обнаружения состояния (y) в базисных состояниях (jТ) связаны с амплитудами его обнаружения в базисных со­стояниях (iS) совокупностью коэффициентов <jT|iS>. Если базисных состояний N, то таких коэффициентов всего N². Эту совокупность коэффициентов часто называют «матрицей преобразования от представления S к представлению Т». Математически это выглядит страшновато, но стоит все чуть обозначить иначе и оказывается, что ничего страшного нет. Если обозначить через С; амплитуду того, что состояние y находится в базисном состоянии iS, т. е. C_i=<iS|y>, а через C'_j назвать соответствующие амплитуды для базисной системы Т. т. е. С_j=<jT|y>, то (4.4) можно записать в виде

где R_ji — то же самое, что и <jT|iS>. Каждая амплитуда C_j есть сумма по всем i одного ряда коэффициентов R_ji , умно­женных на каждую амплитуду С_i. Это выглядит так же, как преобразование вектора от одной системы координат к другой.

Но не будем слишком долго увлекаться абстракцией. Мы уже приводили парочку примеров этих коэффициентов для случая спина 1, и вы сами можете разобраться, как ими пользоваться практически. Но, с другой стороны, у квантовой механики существует очень красивое качество: из того факта, что состоя­ний только три, используя лишь свойства симметрии простран­ства относительно вращений она умеет чисто отвлеченным пу­тем вычислить эти коэффициенты. Приводить на столь ранней стадии эти рассуждения было бы нехорошо: прежде чем вы «вер­нулись бы на землю», вы могли бы утонуть в новом море абстрак­ций. Однако все это так красиво, что мы в свое время это не­пременно проделаем.