今日も定性的な話をするのか

楽しい楽しいツイッターのせいで！！！！



5状態系の角運動量の固有状態を考えますよ

5行5列の行列で表されるじゃないですか。
固有値を求めて、それから固有ベクトルを規格化して。

まあ規格化した固有ベクトルだから、並べるとユニタリになるわけですけど、
固有ベクトルを求める際の連立方程式って永年方程式じゃないですか。
自由度が1つ余ってるんですよ。

こいつをうまく回してやると、ユニタリでありながらエルミートでもある行列が作れちゃうわけです

例えて言うなら焼肉です。

5つのサイコロステーキが1本の串に刺さっているとしましょう。

これが5本あります。

この5本の串を、サイコロの1面だけあぶるように、90度ずつクルクル回転させると
それぞれ最適な角度で、エルミート行列になりえるんです。おそらく必ずなりえるんです。

行列は焼肉だ！といいますが、まさにそれです。

エルミート行列の固有値を取るだけなので、固有値は必ず実数になるじゃないですか。
そうすると、元の行列が実対称行列ではなく、あくまでエルミート行列なので
固有ベクトルは90度ごとに4つありえるわけです。

これが、もっと一般的な行列で、固有値がカブらなかったら
固有値は5つの複素数として一般化されるでしょう
そしたら、固有ベクトルは90度といった量子化された角度で回るだけでなく
もっと連続的な回転角を持って、最適な角度でエルミートになるでしょう。


ところが、エルミートなので、ぐるっと一周360度の間に0,90,180,270°の4つしか状態がないわけですよ。

エルミート行列だとそこんとこかなり都合が良く、
実際エルミート行列は重宝されます。

だから、行列は焼肉だっつってんすよ！


ところで、ユニタリっつうことは
行列式の絶対値が1なだけじゃなく
個々の固有値も、複素平面の単位円上に必ずあるわけで
ユニタリかつエルミートっつったら
偶数次だったら1と-1が同数
奇数次だったら1と-1の個数が1つ違いでカブってる以外ありえないわけです。

固有値方程式を行列式から求めなくても、想像に難くないわけですよ



そんな行列を量産できるんです。量子力学の知識で。
さあどっちが道具でどっちが使役者したか？数学ですか？量子力学ですか？