在
数学里,作用于一个有限维的
内积空间,一个
自伴算子(self-adjoint operator)等于自己的
伴随算子;等价地说,表达自伴算子的
矩阵是
埃尔米特矩阵。即厄米算符表达了一个厄米矩阵(Hermitian Matrix)。
量子力学中,可以观测的物理量要用厄米算符来表示。算符的厄米性不仅对算符有了很大的限制,而且对
波函数也有一些限制。。
量子力学中的
力学量用算符来表示,而实验上的可观测的物理量用厄米算符来表示。因此,要弄清物理量的特点,研究厄米算符的性质就显得尤为重要。此外,在很多量子力学教材中,算符的厄米性通常被认为主要是对算符的限制,而很少关注或说明算符的厄米性对
波函数的限制,甚至有很多不准确的表述。其实,为了保证算符的厄米性,常常要求波函数满足一定的条件。
量子体系中的
可观测量(
力学量)用
线性厄米算符来描述是量子力学的一个基本假设,其正确性应该由实验来判定。
二,实验上的可观测的力学量总是实数,力学量相应的算符必须是厄米算符;实际上,这种要求是有些过分了,即使某个力学量的算符不是厄米算符,只要它的
本征值是实数即可,但是这样做的结果会使本征矢变成超完备的,以致不便于使用。
三,量子力学里测量值通常不是唯一确定的值,而是具有一定
概率分布的一系列的值,这些测量值的平均值可用
四,
力学量之间的关系也可通过相应算符之间的关系(如对易关系)来反映出来。
我们知道算符的性质可用矩阵来表示,那么厄米算符对应怎样的
矩阵但是需要指出的是,以
线性厄米算符表示
力学量扩充了量子力学中力学量的范围,除了有经典的对应的力学量外,即使经典物理中没有相应的力学量,但只要是线性厄米算符,在微观世界中有意义,诸如
宇称、
自旋、
同位旋等,也都是力学量。
实验上的可观测的物理量都是厄米算符,为了保证算符的厄米性,常常要求
波函数满足一定的条件。接下来,下文将在一些文献的基础上,以常见的几种一维算符为例,对此做一些探讨。
量子力学中的常见算符有坐标算符、
动量算符、能量算符、
角动量算符等等,对于
宇称算符、
自旋算符以及
同位旋算符,这里我们不讨论。从这些常见的算符出发,分析它们对波函数的限制,再利用厄米算符的一些性质(如两厄米算符之和仍为厄米算符,可対易的两厄米算符之积仍为厄米算符)来研究更广泛的算符,以期得到普遍的结论。