Wie lassen sich die Ausdrücke Impulsoperator und Energieoperator ableiten bzw. begründen?

Hier wurde darauf hingewiesen ( 1 , 2 ) , zum Beispiel das

F = D D T [ P ]

ist in allen Zusammenhängen wahr.

Ebenso ist es in bemerkenswerten Kontexten offensichtlich wahr

F = Φ := D D R [ Φ ] .

Ist dies, kurz gesagt, eine ausreichende und gültige Begründung dafür, (in den entsprechenden geeigneten Kontexten)
den Impulsoperator als zu setzen ( 3 )

P ^ ich := ich D D R

und Setzen des (potenziellen) Energieoperators als ( 4 )

Φ ^ ich D D T

und beide mit der gleichen Proportionalitätskonstante, , wobei

F ^ = D D T [ ich D D R ] = D D R [ ich D D T ] D 2 D T D R = D 2 D R D T

?

EDIT (bezieht sich nur auf Formalitäten):

( 1 : Bitte beachten Sie, dass die hier zu beachtende Behauptung ausdrücklich im Formular zum Ausdruck gebracht wurde

F = D P D T ist in allen Zusammenhängen wahr.

Da es jedoch zulässig erscheint, eine Behauptung zur Kenntnis zu nehmen, ohne streng zu zitieren und sich an ihren ursprünglichen wörtlichen Ausdruck zu halten (wie dies bereits in der anfänglichen Formulierung meiner Frage stillschweigend angenommen wurde und so scheint es bestätigt), möchte ich , soweit es eindeutig möglich ist, die Operation Differentiation konsequent durch Verwendung (einer Form von) der Leibnizschen Notation auszudrücken .)

( 2 : Bitte beachten Sie, dass die Frage , auf deren bemerkenswerte Antwort oben verwiesen wurde, (hauptsächlich) mit " https://physics.stackexchange.com/questions/tagged/newtonian-mechanics " gekennzeichnet wurde .)

( 3 : Bitte beachten Sie, dass der angegebene Ausdruck des Impulsoperators dort explizit als angegeben ist

P ^ = ich

Und

In einer räumlichen Dimension wird dies zu: P ^ = P ^ X = ich X ,

wo das Nabla-Symbol ( ) bezieht sich auf http://en.wikipedia.org/wiki/Directional_derivative#Notation .)

( 4 : Bitte beachten Sie, dass der angegebene Ausdruck des Energieoperators dort explizit als angegeben ist

E ^ = ich T .

)

Antworten (1)

Beachten Sie, dass Kräfte in einem quantenmechanischen Kontext normalerweise nicht gut definiert sind. Die meisten Kräfte (dh konservative, ungleichförmige Kraftfelder) sind nur Möglichkeiten, ortsabhängige Impulsänderungen auszudrücken. Damit dies ein sinnvolles Konzept ist, müssen Position und Impuls gleichzeitig gut definiert sein; und in der Quantenmechanik sind sie es nicht.

Wenn Sie zusammen F = P ˙ Und F = Φ ( X ) , erhalten Sie den Ausdruck P ˙ = Φ ( X ) . Die linke Seite dieser Gleichung beschreibt den Impuls, während die rechte Seite eine Funktion des Ortes ist. Aber Heisenbergs Unschärferelation Δ P ich Δ X ich / 2 impliziert, dass Ort und Impuls nicht gleichzeitig wohldefiniert sein können, folglich sind die beiden Seiten der Gleichung nicht gleichzeitig wohldefiniert. Dies impliziert, dass diese Gleichung in der Quantenmechanik ungültig ist. (Die Verbindung zur klassischen Mechanik besteht im Grunde darin, dass, wenn Sie den Erwartungswert beider Seiten der Gleichung nehmen, er auch in der Quantenmechanik gilt. Google Ehrenfests Theorem für weitere Informationen dazu.)

Was die Rechtfertigung der Ausdrücke für Energie- und Impulsoperatoren betrifft, ist meine Antwort hier vielleicht etwas relevant?

jabirali: Danke für die Antwort. Leider hat es mich mitten in der Bearbeitung meiner Frage erwischt (was ich nur aus formalen Gründen getan habe). Auch auf den Inhalt Ihrer Antwort kann ich im Augenblick leider überhaupt nicht eingehen; aber ich hoffe das schaffe ich in den nächsten 24h.
"Dies impliziert, dass diese Gleichung in der Quantenmechanik ungültig ist". Zumindest in der Heinseberg-Darstellung ist es korrekt, als Gleichung zwischen Operatoren. Zum Beispiel für den harmonischen Quantenoszillator haben Sie: P ˙ ( T ) = M ω 2 X ( T ) . Siehe auch diese vorherige Antwort
Ich habe implizit im Schrödinger-Bild gedacht, wo die Gleichung weder für Operatoren gilt ( P ist zeitunabhängig, also P ˙ = 0 ) noch für Eigenwerte (nicht gleichzeitig wohldefiniert). Ich stehe korrigiert :)
jabirali: " [...] vielleicht meine Antwort hier ... " und dort (letzter Abschnitt): " Technisch gesehen sagen wir, dass der Hamilton-Operator der Generator von Zeitverschiebungen ist und das Momentum der Generator von Raumverschiebungen ist. " -- Ja, danke, das scheint relevant für das zu sein, worauf ich hinaus will, nämlich: Ist der Ausdruck P ˙ = Φ ( X ) nützlich oder sogar erforderlich, um herauszufinden, welchen (wenn überhaupt) Generator (von " Zeitverschiebungen " oder " Raumverschiebungen " oder " Rotationen " oder wer weiß was) mit "Impuls, p" bezeichnet/assoziiert werden soll ?