前面已经讲解了空间和时间反演对称性,为了故事的完整性,再简单讨论一下平移对称性,以及这种对称性会产生什么样的物理结果。
一、空间平移对称性--Bloch theorem 对应动量守恒
固体物理中最重要的结论之一,就是布洛赫定理,它是空间平移对称性的必然结果: 波函数等于一个相因子和一个周期性函数的乘积,其本身不是一个周期性函数,其证明可见各类教科书,关于群论的一个简单证明可翻阅之前的推送。这里重点看一下时间平移对称性。
空间平移对称性 Symmetry of space translation 物理规律并不依赖于空间坐标原点的选择,将整个空间平移一个位置,物理规律不会改变。
中文名:空间平移对称性
外文名:Symmetry of space translation
如果在中国的实验室里做了某个实验,得到了某个物理结果,那么在美国的实验室里在完全相同的条件下做同一实验,必然会得到同样的结果,这种对称性称为物理规律的空间平移不变性或空间平移对称性,或者说,具有空间均匀性。
二、时间平移对称性--Floquet theorem
其实就是Bloch theorem在时间坐标上的推广,哈密顿量是时间的周期函数,它们的对比如下
时间平移对称 能量守恒
时间平移对称意味着在时间演化下哈密顿量不变, 而哈密顿量就是能量, 因此时间演化下能量不变, 即能量守恒.
三、Time dependent Schroedinger equation
这时哈密顿量是time dependent的,但我们可以通过傅里叶变换将其转换成等效的time independent的问题
关于Floquet理论的细节和应用以后应该会讲。。。
Ref:
1. Jon H. Shirley. Phys. Rev. 138, B979