近似方法

试探波函数

试探波函数是对系统状态有根据的猜测,它带有几个我们可以自由调节的可调参数。它是变分法的原材料:与其直接去解出真实状态,我们不如提出一个灵活的形式,算出它的平均能量,再拨动参数,把能量压到这个形式所能允许的最低。所得的结果,就是在我们所选定的那一族中最好的近似。

好的试探波函数并非凭空捏造,而是由物理直觉所塑造。我们赋予它正确的对称性、正确的远处行为(对束缚态要衰减到零),以及在势的重要特征附近正确的定性形状。对一个平滑的势阱用单个宽度参数,或对一个原子的电子云用一个屏蔽参数,就已经能抓住要领,同时又留出优化的余地。

其中的艺术,在于在灵活性与代价之间取得平衡。参数更多的试探形式能更紧贴真实状态、给出更低更好的能量,但计算起来也更费工。由于变分原理保证能量总是一个上界,比较不同的试探形式既公平又简单:谁给出更低的能量,谁就是更好的猜测,绝不会有被诱入「好得不像真的」结果的风险。

ψ(x; α) = e^{−αx²}, choose α to minimize ⟨H⟩(α)

一个带单一可调宽度的高斯猜测:调节参数,直到平均能量最小。

试探波函数必须尊重系统的对称性与统计规律才有意义——例如,对若干全同费米子的猜测必须是反对称的,否则能量估算就是物理上错误的,而不仅仅是不准确。

又称
trial functionansatz试探函数試探函數