算符与可观测量

简并

当两个或更多确实不同的态恰好共享同一个本征值时,我们就称之为简并。这个词最常指能量:几个彼此不同的量子态,全都停在完全相同的能级上,便被说成是简并的,而这样的态有多少个,就是简并度。它们是不同的态,单凭那一个可观测量却无法区分。

简并通常是对称性的指纹。比如在氢原子里,主量子数相同而形状不同的态具有相等的能量,这要归功于库仑力那特殊的形式;旋转对称性同样使某个给定角动量下取向各异的态共享同一个能量。一旦对称性被打破——比方说被一个电场或磁场打破——那个简并的能级就会裂成几个彼此分开、略有不同的能级。

简并之所以重要,是因为它改变了态的记账方式,却不改变哪些能量被允许。它使微扰论变得复杂,当能级重合时必须格外小心地处理;它也支配着一个壳层能容纳多少个电子。简并被场所「解除」,恰恰就是塞曼效应这类现象中所看到的谱线分裂的来源。

Â|ψ₁⟩ = a|ψ₁⟩, Â|ψ₂⟩ = a|ψ₂⟩ with |ψ₁⟩ ≠ |ψ₂⟩

简并:不同的态共享一个本征值;它们的数目就是简并度。

在一组简并态当中,那些共享本征值的态的任意叠加,本身仍是一个带有同一个本征值的本征态。所以,一个简并的能级并没有唯一的一组基,除非再引入某个别的可观测量、或一个破缺对称的场,来把这些态区分开。

又称
degenerate statesdegenerate levels简并度能階簡併