Die Rolle von anharmonischen Oszillatoren in Heisenbergs Arbeit von 1925

Ich spreche von der berühmtesten Arbeit von Heisenberg, die ich aus der Übersetzung von van der Waerden (Sources in Quantum mechanics, North Holland, 1967) kenne. Nach der Einführung der Matrizenmechanik schreibt Heisenberg (S. 12):

man könnte unsere Gleichungen als befriedigend ansehen ... wenn es gelänge zu zeigen, dass diese Lösung mit heute bekannten quantenmechanischen Zusammenhängen übereinstimmt

Seine wichtigsten Beispiele sind die anharmonischen Oszillatoren. Auf S. 272-273 betrachtet er einen quartischen Oszillator, dessen klassische Gleichung lautet

X + ω 0 2 X + λ X 3 = 0 ,
was dem Potenzial entspricht ω 0 2 X 2 / 2 + λ X 4 / 4 in der Schrödinger-Gleichung. Er leitet zwei Terme der Störungsreihe der Energie in Potenzen der Planck-Konstante ab. Dann sagt er:

Diese Energie lässt sich auch mit dem Kramers-Born-Ansatz bestimmen... Dass man genau das gleiche Ergebnis erhält, scheint mir eine bemerkenswerte Stütze für die hier zugrunde gelegten quantenmechanischen Gleichungen zu sein

Meine Frage: Was genau meint er mit Kramers-Born- Ansatz zum anharmonischen Oszillator, was ist die Referenz? (Es gibt einige Hinweise auf Kramers und Born am Anfang der Arbeit, ich habe sie mir angesehen, sie scheinen nicht relevant zu sein. Weder van-der-Waerdens Kommentar ist hilfreich noch das Buch von Mehra und Rechenberg, Historical development of Quantentheorie hilft.

Also wiederhole ich meine Frage: Womit vergleicht Heisenberg sein Ergebnis? Dieser Vergleich lässt ihn glauben, dass seine Quantenmechanik korrekt ist. Dies scheint der entscheidende Teil des Papiers zu sein.

Es kann hilfreich sein, Antworten zu finden, wenn Sie den Titel ändern würden, um widerzuspiegeln, dass Sie wirklich speziell nach der Bedeutung des Ausdrucks "Kramers-Born-Ansatz" in Bezug auf die anharmonischen Oszillatoren fragen. Beachten Sie auch, dass Konzepte, die mit Eigennamen benannt werden, sehr schwer aufzuspüren sein können, da sich nicht nur die Bedeutung im Laufe der Zeit ändert, sondern der ursprüngliche Autor den Ausdruck möglicherweise überhaupt nicht richtig verwendet hat.
Lieber @DanielSank Danke für deinen Kommentar: Es zeigt, dass tatsächlich jemand die Frage gelesen hat:-) Ich habe versucht, im Titel GENAU das widerzuspiegeln, was ich wissen möchte. Warum dieses Beispiel "anharmonischer Oszillator" der Haupttest der neuen Theorie aus Heisenbergs Sicht war.
Wenn niemand antwortet, bis das Kopfgeld abgelaufen ist, kann ich eine andere Frage mit einem anderen Titel stellen.
Nun, ich habe es gelesen, weil es in der Liste der vorgestellten Fragen stand. Hätte der Titel angedeutet, dass ich wissen müsste, was Kramers-Born für Heisenberg bedeutet, hätte ich nicht einmal geklickt. Der Punkt ist, dass der Titel Leute anziehen sollte, die vielleicht antworten können.

Antworten (2)

Anscheinend bezog sich Heisenberg auf den perturbativen Ansatz auf den quartischen Oszillator, weil sein Berater und Mentor Max Born sich bemühte, ihn zu verwenden, um zu versuchen, die Quantentheorie über das Bohr-Modell hinauszuschieben. Born lud Heisenberg tatsächlich ein, an diesem Problem in seiner Gruppe zu arbeiten, und hier hatte Heisenberg seine bahnbrechende Einsicht in die Notwendigkeit eines völlig neuen konzeptionellen Rahmens. Andererseits versuchte Born selbst, die Störungstheorie auf nicht integrierbare klassische Systeme auszudehnen, in der Idee, einen soliden Rahmen für die Anwendung der Phasenkohärenzen des Bohr-Modells über einfache Spielzeugmodelle hinaus zu entwickeln. Der Bezug zu Borns erschöpfendem Werk ist

M.Born, „Vorlesungen über Atommechanik“, Springer, Berlin, 1925. Englische Übersetzung: „The mechanics of the atom“, Ungar, New-York, 1927.

All dies finden Sie in T.Pauls Aufsatz „ Zum Status der Störungstheorie “, der in Abschnitt 4, „Die Geburt der Quantenmechanik“, einen sehr schönen Abriss ihrer Geschichte gibt.

Hoffe es gefällt euch.

Danke für Borns Buch. Ich habe es irgendwie übersehen, und Sommerfelds Buch, das ich gelesen habe, scheint diesen Punkt nicht anzusprechen.

Gute Antwort von udrv. Die Bedeutung des perturbativen Ansatzes wurde auch von Aitchison, McManus und Snyder untersucht . Ich denke, diese Arbeit ist eine der besten, die sich mit Heisenbergs „magischem“ Papier beschäftigt.

Soweit ich verstehen kann, gab es klassische Lösungen für anharmonische Oszillatoren von Born und Jordan. Ich weiß nicht, wie Kramers darin verwickelt ist. Die von Heisenberg angegebene Lösung sollte der klassischen Lösung in großen Quantenzahlen entsprechen. Das mag der Grund sein, warum Heisenberg sich darum bemühte, es zu lösen.

Danke für den Hinweis. Ich kannte diese Zeitung eigentlich, muss aber vielleicht nochmal reinschauen.