算符與可觀測量

對易子

兩個算符的對易子,衡量的是施加它們的次序究竟有多重要。它的定義是 Â 乘 B̂ 減去 B̂ 乘 Â:先按一個次序做運算,再按另一個次序做,取其差。對普通的數而言,這個差永遠是零;但對算符而言,它可以是相當可觀的東西,而這個非零的差,承載著真實的物理含義。

當對易子為零時,兩個算符被說成是對易的,它們共享一組共同的本徵態。這意味著它們所表示的兩個可觀測量可以同時擁有確定的值——你可以把兩者都知道得很銳利。而當對易子不為零時,並不存在對所有態都成立的這種共同本徵態,於是這兩個量就無法同時做到完美銳利。

因此,對易子正是用來追問哪些可觀測量相容、哪些不相容的精確工具。一個非零對易子的大小,甚至設定了這兩個量中不可避免的最小彌散,從而把一段代數直接變成了不確定性原理。量子力學的許多結構——角動量、諧振子、不確定性關係——都被編碼在少數幾個關鍵的對易子之中。

[Â, B̂] = ÂB̂ − B̂Â

對易子就是按兩個次序做運算所得結果之差。

對易子為零,保證可以選出一組共同的本徵基,於是這兩個可觀測量相容。對易子非零,並不禁止存在任何共同的本徵態——對某些算符,仍可能有某個特殊的態同時是兩者的本徵態——但它確實意味著不存在一組完備的共同本徵基,因此一般的態無法同時在兩者上都銳利。

又稱
commutator bracket对易关系交換子