Notazione bra-ket

5mrkv
Quantum state: In physics, a quantum state is a set of mathematical variables that fully describes a quantum system.
Wave function: A wave function or wavefunction is a probability amplitude in quantum mechanics describing the quantum state of a particle and how it behaves. Typically, its values are complex numbers and, for a single particle, it is a function of space and time.


Il Cohen-Tannoudji dice che lo spazio delle funzioni d'onda è un insieme \(F \subseteq L^2\) con funzioni

$a.$ continue
$b.$ infinitamente differenziabili
$c.$ definite ovunque
$d.$ con dominio limitato

Sarebbe \(F=C_{0}^{\infty}(\mathbb{R}^{3}\times A)\) con \(t \in A\) ? Vorrei una definizione più precisa. Poi, consideriamo uno spazio di Hilbert $\mathcal{H}$ e $x \in mathcal{H}$ ed il funzionale antilineare e continuo \(A:x\mapsto \langle x,\cdot \rangle\):\(\mathcal{H}\mapsto \mathcal{H}^{*}\). Esso è iniettivo, suriettivo, quindi invertibile. Uno spazio di Hilbert ed il suo duale topologico sono isomorfi.

Consideriamo la corrispondenza \(\varphi \mapsto |\varphi\rangle:F\mapsto \mathcal{E}\) che associa ad ogni funzione d'onda un ket. Non mi è chaira la natura ed il senso di questa applicazione. \(\mathcal{E}\) è uno spazio di Hilbert ed è quindi dotato di prodotto scalare \((\cdot,\cdot)\). Riguardo ai bra, se \(\mathcal{E}\) e \(\mathcal{E}^{*}\) sono isomorfi allora per ogni funzionale lineare e continuo \(A\) possiamo scrivere \(A|\psi\rangle=(|\varphi\rangle,|\psi\rangle):=\langle \varphi|\psi\rangle\). Perché il libro dice che non è vero che ad ogni bra corrisponde un ket? Che senso ha dato l'isomorfismo precedente?

cit. Although to every ket there corresponds a bra, we shall see in two examples chosen in \(F\) that is possible to find bras which have no corresponding kets.

Sarà che i bra sono definiti anche per applicazioni non continue e quindi sto parlando impropriamente di duale topologico mentre dovrei considerare quello algebrico? Se considero il duale algebrico e la corrispondenza \(A:x\mapsto \langle x,\cdot \rangle\):\(\mathcal{H}\mapsto \mathcal{H}^{*}\) allora dato che manca la suriettività non è detto che ad ogni bra corrisponda un ket. E' così?

Aggiungo un'altra cosa. Sempre nel Cohen dice che l'hermitiano coniugato per

$1.$ un ket è un bra e viceversa
$2.$ un operatore è il suo aggiunto
$3.$ un numero complesso è il suo coniugato

Per le ultime due basta scrivere

$2.$ \((|\phi\rangle,A|\varphi\rangle )=(A^{\dagger}|\phi\rangle,|\varphi\rangle)\)
$3.$ \((|\phi\rangle,\lambda|\varphi\rangle )=(\overline{\lambda}|\phi\rangle,|\varphi\rangle)\)

E per la prima? Che senso ha dire ad esempio: Prendiamo l'hermitiano coniugato di

\(|\phi\rangle A \rightarrow A^{\dagger}\langle \phi |\)

?

Risposte
j18eos
Non capisco come tu possa considerare una funzione definita ovunque a dominio limitato; e.g.: su \(\mathbb{R}\) come puoi definire una funzione su tutto \(\mathbb{R}\) a dominio limitato? :?:

Chi è \(\mathcal{E}\)? :?:

5mrkv
Il dominio naturale di $f(x)=e^{x}$ è $\mathbb{R}$ ma possiamo restringerlo a $K\subset\mathbb{R}$. Se dobbiamo descrivere una particella in genere ci interessa uno spazio limitato (lo dice il Cohen) e probabilmente non ha senso che la particella non sia definita altrove (boh, questo lo dico io). E' per questo che ho pensato a $C_{0}^{\infty}$.

cit.
-We can only retain functions which are everywhere defined
-It is also possible to confine ourselves to wave functions which have a bounded domain


$\mathcal{E}=\mathcal{E}_{r}$ è lo spazio degli stati.

j18eos
Se con \(C_0^{\infty}\) intendi lo spazio delle funzioni liscie a supporto compatto sei apposto, in quanto è un insieme denso in \(L^2\)!

Per il resto... ora non ce la faccio. Notte :smt015

5mrkv
"j18eos":
Se con \(C_0^{\infty}\) intendi lo spazio delle funzioni liscie a supporto compatto sei apposto,
in quanto è un insieme denso in \(L^2\)!
Non ho capito il nesso. La domanda è, qual è lo spazio delle funzioni d'onda? Con che cosa identificano $F$ nei libri di fisica-matematica?

j18eos
Se vuoi sapere chi è \(F\) da quanto leggo è \(C^{\infty}_0\); il quale in \(L^2\) è un insieme denso, quindi definita una qualsiasi applicazione continua su \(F\) la puoi estendere univocamente a tutto \(L^2\)!

Se, invece, vuoi sapere perché si sceglie \(F\) così ti rispondo semplicemente che non lo so! :-|

5mrkv
"j18eos":
Se vuoi sapere chi è \(F\) da quanto leggo è \(C^{\infty}_0\)
Posso sapere in quale libro/dispensa?

j18eos
Lo sto evincendo da quanto scrivi... :roll:

5mrkv

j18eos
Non so se ridere o piangere...

Prova a confrontarti col libro di Teschl, inizio capitolo 2!

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