近似方法
微扰理论
微扰理论是一套用来对付那些「几乎、但又不完全」能被我们精确求解的问题的策略。其思路是把问题拆成两部分:一个干净、可解、其能量与状态我们了如指掌的部分,再加上一份微小的额外扰动,它把一切都轻轻推动一下。然后我们把答案写成已知解再叠加上一系列逐渐变小的修正项。
关键的字眼是「小」。我们引入一个记账用的参数,常写成一个很小的数,用来衡量扰动有多强,并把能量与波函数展开成它的幂级数。第一个修正抓住主导效应,下一个修正再加以精细化;在情况良好时,每一项都比前一项更不重要,于是寥寥几项便给出极好的近似。
这套方法是量子力学的主力工具之一,因为能精确求解的问题稀少,而几乎可解的问题却无处不在。原子光谱线的精细分裂、原子对微弱电场或磁场的响应,以及由微小相互作用引起的缓慢移动,都是用它来处理的。不过它对自身的局限也很诚实:只有当扰动相对于未扰动能级之间的间隔确实足够温和时,它才管用。
H = H₀ + λV, E = E⁽⁰⁾ + λE⁽¹⁾ + λ²E⁽²⁾ + …
把哈密顿量拆成可解部分加上一份微小扰动,再按其强度的幂次展开。
按扰动展开的幂级数未必收敛;有时多加几项反而最终把结果搞糟。这个级数往往只是渐近的——即便它的完整求和并不存在,前几项仍然有用。
又称
另见