Мне кажется, что в своих рассуждениях Вы упускаете 2 вещи:
1) Если у вас задано определённое значение проекции на конкретную ось, то направление этой оси выделено в системе, оси уже не равноправны и просто написав другой индекс у оператора проекции момента мы не получим правильное решение. Как Вам отвечали в самом начале, замена координат изменит вид и волновой функции, и операторов, и исходного дифференциального уравнения.
2) Состояние физической системы не зависит от того, какую систему координат используете для её описания - декартову или сферическую, не зависит от того, какими символами обозначаете оси.
Как бы вы не играли с обозначениями, физически направление оси, значение проекции момента импульса на которую имеет определённое значение, не изменится.
Да, думаю я разобрался. Просто это связано с вырождением квадрата момента. Действительно в другой системе координат будет уже линейная комбинация сферических функций.
-- 10.02.2017, 19:09 --Кстати, получается, что коммутатор

равен нулю, а собственные функции не общие. Это тоже связанно с вырождением собственных значений?