Valor esperado del hamiltoniano en diferentes imágenes de la mecánica cuántica

Empezamos con la conocida ecuación de Schrödinger:

i | ψ S t = H ^ S | ψ S

A medida que cambiamos a una imagen diferente a la imagen de Schrödinger con una transformación unitaria tu ^ :

| ψ S = tu ^ | ψ PAG
( S indicando la imagen de Schrödinger y PAG indicando la imagen arbitraria) Si conectamos | ψ S = tu ^ | ψ PAG en la ecuación de Schrödinger, obtenemos:

i | ψ PAG t = H ^ PAG | ψ PAG
dónde
H ^ PAG = tu H S ^ tu i tu tu t
es el hamiltoniano en esta imagen arbitraria.

Entonces, la pregunta es: si el hamiltoniano es un observable, ¿no debería tener los mismos valores esperados en ambas imágenes? Sin embargo, el segundo término en H ^ PAG los hace desiguales. Porque:

ψ PAG | H ^ PAG | ψ PAG = ψ PAG | tu H S ^ tu | ψ PAG i ψ PAG | tu tu t | ψ PAG
esto se simplifica a:
ψ PAG | H ^ PAG | ψ PAG = ψ S | H S ^ | ψ S i ψ PAG | tu tu t | ψ PAG
diciéndonos que los valores esperados en dos imágenes diferentes no son los mismos. No veo una razón por la que el último término deba ser cero. ¿Que esta mal aquí? ¿Es el hamiltoniano algo diferente de otros observables?

La definición de H pag en la publicación de op no está físicamente motivado para mí. Tome la imagen de Heisenberg, por ejemplo, en la que el vector de estado es estacionario. De este modo
i | ψ pag / t = 0
, de este modo H pag = 0 .... Sabemos que la definición motivada (o común) es
H pag := tu H s tu
Aquí hay un ejemplo explícito de este tipo de transformación, las preguntas allí ( pregunta 3 y 1 ) son muy similares a esta publicación, espero que pueda ayudarnos a alguien y a mí a comprender mejor este tipo de situación.

Respuestas (1)

Es sólo en la imagen de Schroedinger (y aquellos conectados a él por independiente del tiempo) tu ) que el hamiltoniano se puede leer de la ecuación dinámica para | ψ . En todas las demás imágenes, encontrará una especie de "Hamiltoniano efectivo" que es diferente del Hamiltoniano real en esta imagen. Entonces

H ^ PAG = tu H ^ S tu
es el hamiltoniano en P y
H ^ PAG , mi F F = tu H ^ S tu i tu t tu
es de la que lees
i t | ψ PAG = H ^ PAG , mi F F | ψ PAG .

Ahora queda claro que ψ PAG | H ^ PAG | ψ PAG = ψ S | H ^ S | ψ S ψ PAG | H ^ PAG , mi F F | ψ PAG en general.

Por ejemplo, en el cuadro de Heisenberg ( PAG H ) tenemos

H ^ H = H ^ S
pero
H ^ H , mi F F = 0.