Квантово-механический аналог сопряженного импульса

В классической механике мы определяем понятие канонического импульса, сопряженного с данной обобщенной координатой положения. Эта величина является частной производной лагранжиана системы по обобщенной скорости.

Мой первый вопрос заключается в следующем:

Учитывая квантово-механическую систему (полностью заданную квантово-механическим гамильтонианом) и заданный обобщенный оператор «положения» Вопрос (что не обязательно может быть простым Икс или у координата), существует ли систематический процесс вывода квантово-механического оператора п , аналогичный каноническому сопряженному импульсу к Вопрос ?

Мой второй вопрос:

При условии, что п существует для данного Вопрос , это правда, что [ Вопрос , п ] "=" я ? Так же, как это верно для частного случая оператора линейного импульса и оператора линейного положения?

я продолжаю читать это [ д , п ] "=" я считается постулатом квантовой механики. Однако, если ДЕЙСТВИТЕЛЬНО существовал систематический процесс получения P из заданного Вопрос , то - при заданном п , Вопрос ЧАС , если это уместно) - вы должны быть в состоянии убедиться, что это так.

Заранее благодарим вас за любую помощь, которую вы, ребята, можете предложить. Эти вопросы сводили меня с ума.

Ответы (1)

Краткое объяснение:

  1. При переходе от классической лагранжевой (скажем, нерелятивистской точечной) механики к квантовой механике существует промежуточный этап, известный как классическая гамильтонова механика .

  2. Чтобы перейти к промежуточному шагу, необходимо выполнить преобразование Лежандра ( д , д ˙ ) ( д , п ) , где ( д , п ) являются (обобщенными) переменными канонического фазового пространства .

  3. Обратите внимание, в частности, что хотя обобщенный импульс определяется как п Дж "=" л д ˙ Дж в лагранжевой механике обобщенный импульс является свободной переменной в гамильтоновой механике (пока преобразование Лежандра не является сингулярным).

  4. В классическом гамильтоновом формализме д я и п Дж удовлетворяют соотношениям канонической скобки Пуассона { д я , п Дж } "=" дельта Дж я .

  5. В процессе квантования скобочные соотношения Пуассона заменяются каноническими коммутационными соотношениями [ д ^ я , п ^ Дж ] "=" я 1 дельта Дж я . (Эта часть того, что известно как принцип соответствия между классической и квантовой механикой.)

  6. В позиционном представлении д ^ я "=" д я и п ^ Дж "=" я д Дж . (Это представление известно как представление Шредингера. См. также теорему Стоуна-фон Неймана .)

Кроме того, я считаю, что вы не можете просто взять любой набор канонических координат для этой процедуры - квантование не так просто. Я имею в виду, это имеет значение, если только вы не сделаете это более умным способом.
Да, в общем, есть также, например, неоднозначность порядка операторов и топологические проблемы. А если преобразование Лежандра сингулярно, мы попадаем в область динамики с ограничениями. Этот ответ задуман как краткое введение (а не полное объяснение) в огромную тему.