什麼是能量最低原理

能量最低原理（Principle of Least Action）是物理學中一個基本的概念，它指出在自然界中，一個系統的實際運動或變化是所有可能運動或變化中，其對應的 action（作用量）達到極小值的那個。這裡的 action 是一個泛函，它取決於系統的路徑、狀態或者配置。

這個原理最初是由法國數學家皮埃爾-西蒙·拉普拉斯在19世紀初提出的，後來由歐拉、哈密頓等數學家和物理學家進一步發展。能量最低原理是經典力學和量子力學中的重要原理，它在光學、電磁學、熱力學和量子力學等領域都有套用。

在經典力學中，能量最低原理意味著一個系統的總能量（動能和勢能之和）在不受外界影響時，會處於最低的狀態，即系統的能量具有穩定性。這種穩定性是保守力場的特徵，保守力場的勢能具有單峰性質，即勢能在任何方向上的變化都是先增加後減少，因此在不受外界影響的情況下，系統會自發地調整到能量最低的狀態。

在量子力學中，能量最低原理是波函式的薛丁格方程的一個基本假設。薛丁格方程描述了量子態如何隨時間演化，而能量最低原理則指出，在給定的邊界條件下，粒子會處於能級最低的態，即基態。這種情況下，系統的總能量是最小的，而且系統的能量是不連續的，只能取某些特定的值，這些值稱為能級。

總之，能量最低原理是一個描述自然界中系統如何達到穩定狀態的原理，它不僅在經典力學中適用，而且在量子力學中也是成立的。