¿La PSI que representa una partícula en movimiento tiene que ser una función compleja en la mecánica cuántica?

Si.

Una partícula se mueve si tiene un momento distinto de cero. El momento promedio de una partícula con una función de onda con valor real es cero. El impulso promedio es

[matemáticas] \ langle p \ rangle = \ int dx \ \ psi ^ * (x, t) \ left (-i \ hbar \ frac {\ partial} {\ partial x} \ right) \ psi (x, t) [/matemáticas]

Si asume que la función de onda es real ([matemática] \ psi ^ * = \ psi [/ matemática]), entonces tiene

[matemáticas] \ langle p \ rangle = – i \ hbar \ int dx \ \ psi (x, t) \ frac {\ partial} {\ partial x} \ psi (x, t) [/ math]

Aplicando la integración por partes,

[matemáticas] \ langle p \ rangle = i \ hbar \ int dx \ \ left (\ frac {\ partial} {\ partial x} \ psi (x, t) \ right) \ psi (x, t) [/ math ]

o

[matemáticas] \ langle p \ rangle = – \ langle p \ rangle [/ math]

lo que significa que [math] \ langle p \ rangle = 0 [/ math].

Por supuesto, hay una extensión de posibles valores de momento que se pueden obtener de una medición. Por lo tanto, puede observar que una partícula se mueve, incluso si tenía una función de onda de valor real antes de la medición. Pero una vez que se mide el momento como un valor particular [math] p \ neq0 [/ math], la partícula adquiere ese estado propio del momento, cuya función de onda tiene un valor complejo,

[matemáticas] \ psi_p (x) \ propto e ^ {i px / \ hbar} [/ matemáticas]

Si y no.

Puede modelar psi como dos funciones reales, y en lugar de una sola ecuación de onda de Schrödinger de una función compleja, tendría dos ecuaciones acopladas, de dos funciones reales. Funcionaría, pero sería un desastre. Es más fácil tener una ecuación de una función compleja.

La función de onda de una partícula en movimiento no tiene que ser una función compleja: si la función de onda fuera real, representaría un estado estacionario.

La partícula en un estado estacionario no necesita ser estacionaria.

nota: la función de onda no representa la partícula; representa la distribución de la variable de estado relevante … por ejemplo, puede representar la amplitud de probabilidad para la posición de la partícula … no la partícula misma.

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