近似方法

含时微扰理论

含时微扰理论描述的是当扰动并非静态、而是随时间改变时所发生的事——被打开、来回振荡,或以脉冲形式出现。此时自然的问题不再是能级如何移动,而是系统如何从一个状态跃迁到另一个状态。一个起初干干净净处于某能量状态的系统,会逐渐获得在其他状态被找到的几率幅,而这套理论正是估算这份几率幅如何增长。

我们的追踪方式,是把实际状态写成未扰动状态的一种随时间变化的混合,其系数随时间漂移。从系统坐落于某一状态出发,最终落到另一状态的几率,其主导估算需要在扰动作用的时间内,把它的矩阵元与一个振荡因子相乘并积分。一份频率接近某跃迁固有频率的振荡扰动,能高效地驱动该跃迁——这正是共振在量子层面的回响。

这套框架,正是量子力学描述光与物质相互作用的方式:吸收、受激发射,以及原子在能级之间跳跃的速率。当扰动长时间稳定地作用时,结果会稳定为一个由著名公式刻画的恒定跃迁速率。它的诚实之处就在「估算」二字:只有当跃迁几率始终很小、系统尚未被驱离它的起点太远时,这些预言才可靠。

P_{i→f}(t) ≈ |(1/iℏ) ∫₀ᵗ ⟨f|V(t′)|i⟩ e^{iω_{fi}t′} dt′|²

跃迁几率就是扰动与一个振荡因子相乘后对时间积分再取平方。

这与测量使状态坍缩并非一回事。含时微扰理论描述的是平滑、幺正的演化;所谓「跃迁几率」,是指若你随后去测量,会在另一状态发现系统的机会。

又称
time-dependent perturbation含時微擾含时微扰