Prinzip der kleinsten Wirkung (Klassische und Quantentheorie)

I) Meine erste Frage wäre: "Warum sollten klassische Systeme dem Prinzip der kleinsten Wirkung gehorchen?" Wenn wir den Propagator in der Quantenphysik herausfinden, finden wir die Amplitude gleich der Summe über alle möglichen Pfade, gewichtet mit der Phase e ich S / . Dann kommt man zu dem Schluss, dass S [ Q ] Q muss wann verschwinden 0 . Ich würde also annehmen, dass das klassische Prinzip der kleinsten Wirkung nichts anderes als ein Sonderfall einer allgemeineren quantenmechanischen Pfad-Integral-Formulierung ist. Ist das gut?

II) Zweitens, wenn wir die Herleitung durchgehen, wie wir darauf kommen, dass die Phase mit einem Pfad verbunden ist e ich S [ Q ] / , beginnend mit dem ersten Prinzip, beobachten wir, dass die folgenden Annahmen eine sehr entscheidende Rolle spielen:

  1. Der Impulsraum ist vollständig, dh | P P | = 1 .

  2. Das System ist ein Hamiltonsches System,

    2a. Der Hamiltonoperator ist nicht ausschließlich zeitabhängig.

    2b. Kinetischer Energieoperator ist von der Form P ^ 2 / 2 M .

(Habe ich noch etwas übersehen?) Obwohl viele interessierende Systeme diesen Annahmen leicht folgen, bin ich besonders neugierig auf 2b. Wie würde sich ein System, das gegen 2b verstößt, unter dem klassischen Grenzwert verhalten (können wir überhaupt ein solches System haben?), oder was würde mit dem Prinzip der kleinsten Wirkung passieren.

Wenn also (2) vollständig erfüllt ist, was in den meisten Fällen der Fall ist, kann man dann sagen, dass "das Prinzip der kleinsten Wirkung funktioniert, weil der Phasenraum ein vollständiger Raum ist"?

Klassische Aspekte dieser Frage (v2) werden in diesem und diesem Phys.SE-Beitrag und den darin enthaltenen Links erörtert. Semiklassische Aspekte dieser Frage (v2) werden in diesem und diesem Phys.SE-Beitrag und den darin enthaltenen Links erörtert.

Antworten (1)

Nein, das Prinzip der kleinsten Wirkung begann lange vor der Quantenmechanik. Es ist ein Variationsprinzip, das, wenn es auf die Wirkung eines mechanischen Systems angewendet wird, verwendet werden kann, um die Bewegungsgleichungen für dieses System zu erhalten. Das Prinzip führte zur Entwicklung der Lagrange- und Hamilton-Formulierungen der klassischen Mechanik. Diese neue Formulierung der Mechanik in Form von Hamilton-Operatoren führte zu einer Verallgemeinerung, sodass alle anderen Zweige der Physik versuchten, die Bewegungsgleichungen von einem geeigneten Hamilton-Operator zu erhalten. Tatsächlich hat der größte Teil der modernen Physik dies umgekehrt und den Hamiltonian in das Zentrum der "Existenz" und die Bewegungsgleichungen als die Konsequenzen von H plus dem Prinzip der kleinsten Wirkung gestellt. Am Anfang war nur ein Formalisierungstrick, der das Studium der Dynamik klassischer mechanischer Systeme erleichterte. SehenWikipedia für weitere Details.