状態ベクトルよりシュレーディンガ方程式を導く
タネ本は サスキンド「物理学再入門 量子力学」
のp99~101 です。
系の時間発展をシュレーディンガ描像で
|ψ(t')> = U(t') | ψ(t)>
とする。
ここで、U(t)† U(t) = U(t')† U(t') =1
U(t')が系のエネルギー演算子Hを用いて
U(t') =(1- ε a H)
と書けると仮定する(同書p100)
t'=t+ε とおいて
|ψ(t+ε)> = ( |ψ(t)> - ε aH) | ψ(t)>
と変形すると
|ψ(ε+t)> - | ψ(t)> = - ε a H | ψ(t)>
(|ψ(ε+t)> - |ψ(t)>) / ε = - a H | ψ(t)>
左辺はtの微分であるから
d/dt |ψ(t)>= - a H | ψ(t)> (同書4.9式)
補題A: https://kafukanoochan.hatenablog.com/entry/2021/12/27/104445
より、波動関数のシュレーディンガ方程式を導くと
∂/∂t ψ(x, t) = - a Hψ(x, t)
である。
Hの固有値をEとすると
E ψ(x, t) = Hψ(x, t)
この時の固有関数が
ψ(x, t) = exp(ikx - iwt) になる場合では、
実験結果:
E=h' w、 p=h'k
より
ψ(x, t) = exp(i px/h' - i Et/h')
したがって、
∂/∂t ψ(x, t) = - i E/h' ψ(x, t) = - a Hψ(x, t)
Hの固有値をEとしているので
a= i / h'
∴ h' ∂/∂t ψ(x, t) = -i Hψ(x, t)
補題A を逆にたどると、
h' ∂/∂t |ψ(t)> = -i H |ψ(t)>
これは、同書の 4.10式である!