量子力学背后的数学语言:狄拉克记号|给普通人的量子力学

学习数学,就是学习用记号表示出来的一种符号化的语言。没有数理逻辑符号,我们很难进行数理逻辑证明。
好的记号系统,能帮助我们在计算的时候少出错,数学背后的物理意义和物理直觉也更容易涌现出来。在历史上,牛顿和莱布尼茨都是微积分的发明者,但莱布尼茨使用的记号比牛顿的更直观,所以今天我们大多使用莱布尼茨发明的微积分记号。
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牛顿(左)和莱布尼茨(右)
量子力学背后的数学语言是复系数线性向量空间(也称为希尔伯特空间),我们一般使用狄拉克发明的记号系统进行计算。实际上,狄拉克记号也可用在线性代数中,可以说是一种很通用的记号系统。
狄拉克记号的核心是“投影”,这需要我们回顾一下我们的“视觉经验”。
假设我们在一个黑屋子里面,老师拿了一个“篮球”,篮球是我们要研究的对象。在量子力学中,狄拉克说我们要研究的是态矢量|α〉。在漆黑的屋子里,篮球是无法直接被看到的,类似的,态矢量我们也无法直接研究。
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量子力学的“视觉比喻”

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