9. Описание переходов с помощью квантовых флуктуаций.

Мы хотим теперь наметить путь более наглядного изображения описанных выше процессов перехода. Рассмотрим прежде всего невырожденный случай, когда, как это следует из уравнения (18.14а), коэффициенты некоторое время растут, затем уменьшаются, затем снова растут и т. д., но никогда не превышают определенных конечных максимальных значений. Это означает, что система стремится совершить переходы в другие квантовые состояния, но что эти переходы меняют знак за время порядка Следовательно, чем меньше разность тем больше интервал времени, благоприятный для перехода на уровень, и в результате тем больше будет максимальное значение коэффициента

В этой связи надо напомнить, что полная энергия системы равна не поэтому описание переходов при помощи собственных состояний не является, строго говоря, описанием с помощью переходов между определенными энергетическими уровнями. Несмотря на это, в силу малости X добавка возмущающего потенциала к полной энергии также мала (см. уравнение Это означает, что можно еще рассматривать как приближенные собственные значения энергии.

На основе этих замечаний можно представить себе, что система, на которую действует возмущающий потенциал, находится в состоянии непрерывных флуктуаций, переходя из одного собственного состояния невозмущенного гамильтониана в другое и обратно. Другими словами, когда действует возмущение, система начинает совершать переходы между всеми возможными энергетическими уровнями. Если бы система перманентно оставалась в собственном состоянии соответствующем невозмущенной энергии которая сильно отличалась бы от начального значения невозмущенной энергии, то возникло бы противоречие с законом сохранения энергии. Это связано с тем, что, как мы видели, добавка возмущающего потенциала к энергии системы очень мала, в то время как разность может быть в общем случае довольно велика. Однако это противоречие снимается, поскольку система остается в новом состоянии в течение настолько короткого интервала времени, что, согласно принципу неопределенности, энергия не может быть определена в пределах Только если т. е. когда в системе имеется вырождение, переход может происходить в одном и том же направлении бесконечно долго без нарушения закона сохранения энергии.

Приведенная трактовка содержит изменение классических представлений о том, что система движется по некоторой определенной

траектории. Здесь предполагается, что под влиянием возмущающего потенциала система стремится совершать переходы во всех направлениях одновременно. Однако только определенные типы переходов могут протекать бесконечно долго в одном и том же направлении, а именно те, для которых энергия сохраняется постоянной. Во многих отношениях это представление напоминает понятие развития в биологии, где утверждается, что в результате мутации могут появиться все виды, но лишь некоторые виды могут выжить длительное время, а именно те, которые удовлетворяют определенным требованиям, чтобы выжить в специфической среде, окружающей вид. Все же не надо слишком увлекаться этой аналогией, так как живая система должна принадлежать к тому или иному виду, но не к двум одновременно. С другой стороны, как мы видели в гл. 6, когда волновая функция включает сумму из многих квантовых состояний, то надо представлять себе, что система покрывает все эти состояния одновременно, потому что важные физические свойства могут зависеть от интерференции между волновыми функциями, соответствующими этим различным состояниям.

Иногда переходы с сохранением энергии называются действительными переходами, чтобы отличить их от так называемых виртуальных переходов, при которых не сохраняется энергия и которые поэтому должны менять свое направление, если они продолжаются. Эта терминология не совсем удачна, так как здесь предполагается, что виртуальные переходы не имеют реального значения. Наоборот, они часто чрезвычайно важны, потому что множество физических процессов является следствием этих, так называемых виртуальных переходов. Например, в гл. будет показано, что ван-дер-ваальсовское притяжение между молекулами есть результат виртуальных переходов.