Оператор Шрёдингера
Оператор Шрёдингера — дифференциальный оператор вида:
- .
Представляет собой оператор эллиптической сингулярной краевой задачи. Математическая теория операторов Шрёдингера используется в квантовой механике[1], дифференциальной геометрии (доказательство теоремы Гаусса — Бонне[2]), топологии (в теории Морса при доказательстве неравенства Морса[3]). Допускает многочисленные обобщения[4]. При некоторых условиях на потенциалы и является самосопряжённым оператором со всюду плотной областью определения в пространстве квадратично интегрируемых функций [5][6]. Это свойство равносильно однозначной разрешимости нестационарного уравнения Шрёдингера[6]. Оно очень важно для оснований квантовой механики, поскольку лишь самосопряжённые операторы описывают квантовомеханические наблюдаемые. В квантовой механике оператор Шрёдингера представляет собой оператор энергии системы заряженных частиц в координатном представлении. При приближённом описании поведения частицы во внешнем поле или системы двух взаимодействующих частиц оператор Шредингера определён в пространстве квадратично интегрируемых функций и имеет вид: , где — вектор трёхмерного пространства[1].
Одномерный оператор Шрёдингера
Одномерный оператор Шрёдингера имеет вид:
- ,
где — вектор одномерного пространства. В случае бесконечно растущего потенциала при его спектр является дискретным, однократным. В случае гармонического осциллятора — . Собственные значения и собственные функции , где , — полиномы Эрмита.
Достаточный признак самосопряжённости оператора Шрёдингера
Для оператора Шрёдингера для системы частиц, определённого на гладких финитных функциях:
- ,
достаточными условиями существенной самосопряжённости являются условия:
- ,
- ,
и при условия:
- ,
- .
Область определения замыкания оператора Шрёдингера в этом случае совпадает с областью определения замыкания оператора [5].
Примечания
- Крейн, 1972, с. 430.
- Цикон, 1990, с. 291.
- Цикон, 1990, с. 265.
- Крейн, 1972, с. 435.
- Крейн, 1972, с. 441.
- Цикон, 1990, с. 9.
Литература
- Крейн С. Г. Функциональный анализ. — М.: Наука, 1972. — 544 с.
- Цикон Х., Фрёзе Р., Кирш В., Саймон Б. Операторы Шрёдингера с приложениями к квантовой механике и глобальной геометрии. — М.: Мир, 1990. — 408 с. — ISBN 5-03-001422-5.