Как вывести или обосновать выражения оператора импульса и оператора энергии?

Здесь было отмечено ( 1 , 2 ) , например, что

Ф "=" г г т [ п ]

верно во всех контекстах.

Точно так же в известных контекстах , по-видимому, верно, что

Ф "=" Φ "=" г г р [ Φ ] .

Является ли это, в двух словах, достаточным и действительным основанием для определения (в соответствующих подходящих контекстах)
оператора импульса как ( 3 )

п ^ я "=" я г г р

и установив оператор (потенциальной) энергии как ( 4 )

Φ ^ я г г т

и оба с той же константой пропорциональности, , Посредством чего

Ф ^ "=" г г т [ я г г р ] "=" г г р [ я г г т ] г 2 г т г р "=" г 2 г р г т

?

РЕДАКТИРОВАТЬ (относится только к формальностям):

( 1 : Обратите внимание, что утверждение, которое следует здесь отметить , было явно выражено в форме

Ф "=" г п г т верно во всех контекстах.

Однако, поскольку представляется допустимым принять к сведению утверждение без строгого цитирования и цепляния за его первоначальное буквальное выражение (как молчаливо предполагалось уже в исходной формулировке моего вопроса и как это, по-видимому, подтверждается таким образом ), я хотел бы , насколько это возможно однозначно, чтобы последовательно выразить операцию « дифференцирования » с помощью (формы) обозначений Лейбница .)

( 2 : Обратите внимание, что вопрос , примечательный ответ на который был сделан выше, был помечен (в первую очередь) как « https://physics.stackexchange.com/questions/tagged/newtonian-mechanics ».

( 3 : Обратите внимание, что указанное выражение оператора импульса указано там явно как

п ^ "=" я

и

В одном пространственном измерении это становится: п ^ "=" п ^ Икс "=" я Икс ,

где символ набла ( ) относится к http://en.wikipedia.org/wiki/Directional_derivative#Notation .)

( 4 : Обратите внимание, что указанное выражение оператора энергии указано там явно как

Е ^ "=" я т .

)

Ответы (1)

Обратите внимание, что силы обычно плохо определяются в контексте квантовой механики. Большинство сил (т.е. консервативные, неоднородные силовые поля) являются просто способами выражения зависимых от положения изменений импульса. Чтобы это понятие имело смысл, нам нужно, чтобы положение и импульс были одновременно хорошо определены; а в квантовой механике их нет.

Если вы соедините Ф "=" п ˙ и Ф "=" Φ ( Икс ) , вы получите выражение п ˙ "=" Φ ( Икс ) . Левая часть этого уравнения описывает импульс, а правая часть является функцией положения. Но принцип неопределенности Гейзенберга Δ п я Δ Икс я / 2 подразумевает, что положение и импульс не могут быть одновременно четко определены, следовательно, две части уравнения не могут быть одновременно четко определены. Это означает, что это уравнение неверно в квантовой механике. (Связь с классической механикой в ​​основном заключается в том, что если вы берете математическое ожидание обеих частей уравнения, оно также выполняется в квантовой механике. Google теорема Эренфеста для получения дополнительной информации об этом.)

Что касается обоснования выражений для операторов энергии и импульса, возможно, мой ответ здесь несколько уместен?

Джабирали: Спасибо за ответ. К сожалению, это застало меня в середине редактирования моего вопроса (что я сделал только по формальным причинам). Кроме того, к сожалению, в данный момент я совсем не могу обратиться к содержанию вашего ответа; но я надеюсь, что смогу сделать это в течение следующих 24 часов.
«Это означает, что это уравнение неверно в квантовой механике». По крайней мере, в представлении Хайнсеберга оно верно как уравнение между операторами. Например, для квантового гармонического осциллятора у вас есть: п ˙ ( т ) "=" м ю 2 Икс ( т ) . См. также этот предыдущий ответ
Я неявно думал о картине Шредингера, где уравнение не выполняется ни для операторов ( п не зависит от времени, поэтому п ˙ "=" 0 ) ни для собственных значений (не одновременно четко определенных). Я исправляюсь :)
jabirali: " [...] возможно, мой ответ здесь ... " и там (заключительный раздел): " Технически мы говорим, что гамильтониан является генератором временных трансляций, а импульс - генератором пространственных трансляций ". -- Да, спасибо, это похоже на то, что я пытаюсь понять, а именно: выражение п ˙ "=" Φ ( Икс ) полезно или даже необходимо для выяснения того, какой (если есть) генераторвременных переводов », или « пространственных переводов », или « вращений », или кто знает что) вызывать/ассоциировать с «импульсом, p» ?