量子谐振子

湮灭算符

湮灭算符通常记作 a,是把振子降低恰好一级、移除一份能量量子 ℏω 的那个阶梯算符。把它作用在含 n 个量子的态上,你就得到含 n 减一个量子的态。用粒子的语言来说,它「摧毁」或「湮灭」了一个量子,这便是这个戏剧化名字的由来。

它是产生算符的伙伴与镜像,两者在数学上互为伴随。湮灭算符带着数值因子 n 的平方根,所以作用在量子数更大的态上效果也更大。至关重要的是,当它作用于基态——最低一级、已无量子可移除——时,给出的是纯粹的零,而不是一个新的态。正是这个死胡同,钉死了能级阶梯的底部以及零点能的数值。

在量子场论里,湮灭算符从场中移除一个真实粒子:一个被吸收的光子、一个被散射掉的声子。与它的产生伙伴相结合,它把场的全部动力学表达为量子的出现与消失,这正是现代物理描述光、物质及其相互作用的根基。

â |n⟩ = √n |n−1⟩, â |0⟩ = 0

移除一个量子;作用在空的基态上,它干脆给出零。

「湮灭」湮灭的是一份激发量子,而不是粒子的物质,也不是任何宇宙意义上的能量。而 â |0⟩ = 0 意味着结果是零矢量,而非基态本身——正是这一点禁止了往最低一级以下跌落。

又称
lowering operatordestruction operator降算符湮灭算子湮滅算子