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维里定理及其对称性

2021-10-31王怀玉

华北科技学院学报 2021年4期

王怀玉

(清华大学 物理系,北京 100084)

0 引言

维里定理反映一个系统做稳定运动的基本规律。本文我们只讨论稳定或者叫做稳定的运动。什么叫做稳定运动,谁也没有给出严格定义。作者的理解是:稳定运动一般是指系统在运动过程中,系统的总能量总动量总角动量保持不变,系统的各部分不会运动到无限远处去。对于经典力学的系统,物体在有限的空间范围内运动,例如太阳—地球系统;对于量子力学系统,在无限远处,波函数足够快地趋于零。

对于维里定理已经有过各种各样的讨论[1-16]。维里定理先是用于经典力学系统,然后用于量子力学系统。每一种力学都有非相对论和相对论两种情况。但是,以往的讨论有以下不足。第一点,讨论都太零散,每一篇文章只谈及维里定理的一小点内容,不全面。并且,对于维里定理的物理意义认识不足。第二点,只给出了量子力学维里定理的形式,如何得到此形式没有人详细证明过。第三点,人们还没有认识到维里定理体现的对称性。维里定理的对称性,指的是关于正负动能的对称性。

众所周知,在到目前为止的经典力学中,动能只可能是正的,不可能是负的。在量子力学的薛定谔方程中,我们遇到了粒子的能量E可以小于势能V(E

(1)

其中一个是正动能解,另一个是负动能解。这就明确给出了负动能的形式。本文以下,凡是一个表达式中同时出现正负符号,那么,上(下)面的符号对应于正(负)动能的情况。低动量近似后的动能形式是K(±)=±p2/(2m)。……

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