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【请教专家】关于数学微分方程的问题

已有 3287 次阅读 2014-3-24 17:27 |个人分类:杂谈|系统分类:观点评述| 薛定谔方程, 波函数, 氢原子

       氢原子定态薛定谔方程,从数学的角度来讲,是一个二阶微分方程,下面是Wiki百科“氢原子”的介绍:


-.frac{.hbar^2}{2.mu} .nabla^2.psi +V(r).psi= E.psi

其中,.hbar 是约化普朗克常数,.mu 是电子与原子核的约化质量,.psi 是量子态的波函数,E 是能量,V(r) 是库仑位势:

V(r) = - .frac{e^2}{4 .pi .epsilon_0 r}

其中,.epsilon_0 是真空电容率,e 是单位电荷量,r 是电子离原子核的距离。

采用球坐标(r,. .theta,. .phi),将拉普拉斯算子展开:

-.frac{.hbar^2}{2.mu r^2}.left .{ .frac{.partial}{.partial r}.left(r^2 .frac{.partial}{.partial r}.right)+.frac{1}{.sin^2.theta}.left[.sin.theta.frac{.partial}{.partial .theta}.left(.sin.theta .frac{.partial}{.partial .theta}.right)+.frac{.partial^2}{.partial .phi^2}.right].right .}.psi - .frac{e^2}{4 .pi .epsilon_0 r}.psi= E.psi


     目前我们是通过试探的方法,给出了方程的解,并且猜想这薛定谔方程式的波函数解 .psi(r,. .theta,. .phi) 是径向函数 R_{nl}(r) 与球谐函数Y_{lm}(.theta,. .phi) 的乘积:

.psi(r,. .theta,. .phi) = R_{nl}(r)Y_{lm}(.theta,. .phi)


    也就是说,目前用于分析理解氢原子结构的波函数,只是这个方程的一个特解。从数学的角度来看,我的问题是:


1、除目前的特解之外,还有没有其它解?

2、如果有,存不存在完全实函数的解?


我非常希望本网的数学家给予解答,先谢谢了!




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