维格纳准概率分布

✍ dations ◷ 2025-11-28 02:57:58 #量子力学,连续分布,基本物理概念,数学物理,奇特几率,量子光学

维格纳准概率分布 (又称维格纳方程或是Wigner–Ville distribution)是个准概率分布. 1932年,Eugene winger利用维格纳准概率分布开始研究将经典统计力学用量子修正来解释的方法。目标是连接出现在薛定谔方程里的波函数至概率分布里的相空间.

在给定的量子力学波函数(),维格纳准概率分布是所有空间自相关函数的一个母函数.因此1927时,赫尔曼·外尔 提出在量子概率密度函数,它扮演真实相空间函数及厄密特运算子的映射角色。事实上,它是密度矩阵中的维格纳-魏尔变换,用来实现在相空间中的运算子。后来由让威乐在1948年重新推导成为信号的本地时频能量的二次表示法,可以有效的作为频谱图。

在1949年,何塞·恩里克·莫雅尔认可它作为量子动量生成函数,因此在相空间里,变成所有量子期望值和量子力学的一种优雅编码的基础,(比较时频分析转换关系)。它应用在统计力学,量子化学,量子光学,经典光学和信号分析,在不同的领域,如电子工程,地震,时频分析,音乐信号,在生物学和语音处理谱图,和发动机设计。

一个经典的粒子具有确定的位置和动量,因此它是由相空间中的点表示。 在刘维尔密度中,发现粒子在相空间中特定位置的概率是由一个概率分布决定。然而由于不确定性原理,这种严格的解释未能阐述量子粒子。相反地,准概率维格纳分布扮演一个类似的角色,虽然并不满足所有传统概率分布特性但满足经典分布不能使用有界的特性。

例如,维格纳分布通常可分析负的状态,是量子波干涉方便的指标。透过一个尺寸大于ħ的滤波器(例如,用一个相空间高斯,一个魏尔斯特拉斯函数转换来得到Husimi表示式如下)可以平滑化维格纳分布,创造一个正半定的功能。

负值的区域可以被证实是小的,这些区域不能延伸到紧凑区域以外几个ħ,所以根据消失。由于不确定性原理不允许相空间区域小于ħ内精确位置,因此反应"负的概率"少一点的自相矛盾。

维格纳分布(,)定义如下:

P ( x , p )   = d e f   1 π ψ ( x + y ) ψ ( x y ) e 2 i p y / d y {\displaystyle P(x,p)~{\stackrel {\mathrm {def} }{=}}~{\frac {1}{\pi \hbar }}\int _{-\infty }^{\infty }\psi ^{*}(x+y)\psi (x-y)e^{2ipy/\hbar }\,dy\,} |⟩ = .这个维格纳转换是魏尔变换的反转换,它映射相空间方程至希尔伯特空间。

因此,维格纳函数是量子力学在相空间的基石。

1949年何塞·恩里克·莫雅尔阐明维格纳分布是如何提供相空间的整合测量(类似于一个概率密度分布),让相空间方程的期望值(,)能够由魏尔转换(即魏尔变换和以下的性值七)以经典概率论的方法唯一的和运算子产生关联。

特别地,的期望值是维格纳变换的"相空间平均",如下

1. (, )是实数

2. 和的概率分布由边缘决定:

3. (, )有以下的反射对称性:

4. (, )是伽利莱协变:

5. 如果没有外力作用,在相位空间中每个点的运动方程符合经典力学:

事实上如果外力是谐波也满足

6. 状态重叠的计算公式:

7. 期望值运算子被认为是维格那变换的相空间平均:

8. 为了使(, )代表物理(正)密度矩阵:

9. 利用柯西- Schwarz不等式,对于纯的状态,它被限制为有界,

对于希伯特空间的运算子和相空间的而言,维格纳变换是一般的反转换,如下:

厄密特运算子映射至实域。它的反转换被称为魏尔转换,

相关

  • 分生组织分生组织指植物中具有分裂分化能力的细胞。这些细胞体积小,有着相对较大的细胞核,没有或者薄细胞壁。胞内被原生质充分填充。细胞排列紧密。分生组织是植物中有特色的一个组织
  • 统计功效统计功效(英语:statistical power,又译统计考验力或统计检定力)在假设检验中是指当备择假设(H1)为真时正确地拒绝零假设(H0)的概率,即换言之,功效也可以看作是当备择假设为真时将其接
  • 失望失望是人类情绪的一种,是由于没有达到某种期望或实现希望的情况而产生的不满足而导致的情绪。失望和后悔有类似之处,不同之处在于后悔的情绪是由先前的选择导致了令人不满的结
  • 查理·毕奇查理·毕奇(Charlie Bucket)是罗尔德·达尔笔下查理与巧克力工厂及玻璃大升降机历险记的主角。对比其他四位小孩,查理是比较乖巧的。Charlie一词的变化形为“Chuck”,故查理的全
  • 墨脱荚蒾墨脱荚蒾(学名: var. )为忍冬科荚蒾属下的一个变种。
  • 哥白尼式革命哥白尼式革命(英语:Copernicus revolution),也称认识论转向,是康德哲学用语,喻指其批判方法在哲学上产生的影响。康德在《纯粹理性批判》第二版序言中做出了一个假设:“不是知识必
  • 巧克力棒巧克力棒(英文:Candy_bar)是用可可酱、糖浆跟牛奶所制成条状的食品。产物从固体巧克力棒(许多成分组成),或可混合别的物品制成别的物品,像是水果、糖果软馅及焦糖。
  • 保罗·亨特 保罗·艾伦·亨特(Paul Allen Hunter,1978年10月14日-2006年10月9日),是一位英格兰职业斯诺克选手。保罗毕业于英国利兹的一所高中。在家人和朋友的鼓励下,亨特花了很多的时
  • 钩昌期绍兴十八年戊辰科进士钩昌期(1116年-?年),字应辰,小名庆孙,小字庆庆,宋代渠州邻水县德游乡荣来里人,绍兴十八年(1148年)戊辰科举第五甲第百三十七人进士
  • 鹿铃《鹿铃》是上海美术电影制片厂在1982年摄制并公映的一部短篇水墨动画电影,编剧是中国电影界大名鼎鼎的桑弧。剧情来源于庐山“白鹿洞书院”流传的美丽传说。影片以其含蓄内敛