量子谐振子
高斯基态
谐振子的基态是它能量最低的态,其波函数呈高斯形——那条平滑、对称的钟形曲线。它没有节点,没有起伏,只是一个以平衡点为中心的单峰,向两侧优雅地收拢为零。找到粒子的概率在正中心处最高,并向外平滑地减小。
这个钟形态之所以特殊,在于它拥有可能的最低能量,即零点能 ½ℏω,却再也无法变得更窄或更静。它是一个最小不确定度的态:它在位置上的弥散与在动量上的弥散,其乘积恰好落在海森堡原理所允许的下限上,并在两者之间均匀分摊。在仍遵守量子力学的前提下,振子没有哪个态比它更紧致地定域。
高斯基态是搭建其余一切的种子。对它作用产生算符,你就逐个生成出所有激发态,每一个都是一个厄米多项式裹着这同一个高斯包络。在量子场论里,类似的最低态便是真空,而它那高斯式的涨落,正是诸场本身的零点抖动。
ψ_0(x) = (mω/πℏ)^¼ · e^(−mωx²/2ℏ)
一条无节点的钟形曲线——振子最低的、最小不确定度的态。
最小不确定度并不意味着粒子静止地坐在中心。那高斯式的弥散是真正的量子不确定性,而非测量误差;一个完美定域、完全静止的粒子会违反不确定性原理。
又称
另见