量子諧振子

高斯基態

諧振子的基態是它能量最低的態,其波函數呈高斯形——那條平滑、對稱的鐘形曲線。它沒有節點,沒有起伏,只是一個以平衡點為中心的單峰,向兩側優雅地收攏為零。找到粒子的機率在正中心處最高,並向外平滑地減小。

這個鐘形態之所以特殊,在於它擁有可能的最低能量,即零點能 ½ℏω,卻再也無法變得更窄或更靜。它是一個最小不確定度的態:它在位置上的瀰散與在動量上的瀰散,其乘積恰好落在海森堡原理所允許的下限上,並在兩者之間均勻分攤。在仍遵守量子力學的前提下,振子沒有哪個態比它更緊緻地定域。

高斯基態是搭建其餘一切的種子。對它作用產生算符,你就逐個生成出所有激發態,每一個都是一個埃爾米特多項式裹著這同一個高斯包絡。在量子場論裡,類似的最低態便是真空,而它那高斯式的漲落,正是諸場本身的零點抖動。

ψ_0(x) = (mω/πℏ)^¼ · e^(−mωx²/2ℏ)

一條無節點的鐘形曲線——振子最低的、最小不確定度的態。

最小不確定度並不意味著粒子靜止地坐在中心。那高斯式的瀰散是真正的量子不確定性,而非測量誤差;一個完美定域、完全靜止的粒子會違反不確定性原理。

又稱
oscillator ground staten = 0 state基态波函数高斯基態