¿Cómo derivar o justificar las expresiones de operador de cantidad de movimiento y operador de energía?

Se ha señalado aquí ( 1 , 2 ) , por ejemplo, que

F = d d t [ pag ]

es cierto en todos los contextos.

Asimismo, en contextos notables es aparentemente cierto que

F = Φ := d d r [ Φ ] .

¿Es esta, en pocas palabras, una justificación suficiente y válida para establecer (en los contextos adecuados correspondientes)
el operador de cantidad de movimiento como ( 3 )

pag ^ i := i d d r

y estableciendo el operador de energía (potencial) como ( 4 )

Φ ^ i d d t

y ambos con la misma constante de proporcionalidad, , por lo que

F ^ = d d t [ i d d r ] = d d r [ i d d t ] d 2 d t d r = d 2 d r d t

?

EDITAR (relacionado simplemente con trámites):

( 1 : Tenga en cuenta que la afirmación que se debe señalar aquí se expresó explícitamente en la forma

F = d pag d t es cierto en todos los contextos.

Sin embargo, dado que parece admisible tomar nota de una afirmación sin citarla estrictamente y aferrarse a su expresión literal original (como ya se había supuesto tácitamente en la declaración inicial de mi pregunta , y como parece confirmarse así ) me gustaría , en la medida de lo posible sin ambigüedades, para expresar la operación de " diferenciación " consistentemente usando (una forma de) la notación de Leibniz ).

( 2 : tenga en cuenta que la pregunta cuya notable respuesta a la que se ha hecho referencia anteriormente se ha etiquetado (principalmente) como " https://physics.stackexchange.com/questions/tagged/newtonian-mechanics ").

( 3 : Tenga en cuenta que la expresión indicada del operador de cantidad de movimiento se establece explícitamente allí como

pag ^ = i

y

En una dimensión espacial esto se convierte en: pag ^ = pag ^ X = i X ,

donde el símbolo nabla ( ) está relacionado con http://en.wikipedia.org/wiki/Directional_derivative#Notation .)

( 4 : Tenga en cuenta que la expresión indicada del operador de energía se establece explícitamente allí como

mi ^ = i t .

)

Respuestas (1)

Tenga en cuenta que las fuerzas generalmente no están bien definidas en un contexto mecánico cuántico. La mayoría de las fuerzas (es decir, campos de fuerza conservativos, no uniformes) son solo formas de expresar cambios en el momento dependientes de la posición. Para que este sea un concepto significativo, necesitamos que la posición y el impulso estén simultáneamente bien definidos; y en mecánica cuántica, no lo son.

si juntas F = pag ˙ y F = Φ ( X ) , obtienes la expresión pag ˙ = Φ ( X ) . El lado izquierdo de esta ecuación describe el momento, mientras que el lado derecho es una función de la posición. Pero el principio de incertidumbre de Heisenberg Δ pag i Δ X i / 2 implica que la posición y el momento no pueden estar bien definidos simultáneamente, por lo que los dos lados de la ecuación no están bien definidos simultáneamente. Esto implica que esta ecuación no es válida en la mecánica cuántica. (La conexión con la mecánica clásica es básicamente que si toma el valor esperado de ambos lados de la ecuación, también se cumple en la mecánica cuántica. Busque en Google el teorema de Ehrenfest para obtener más información al respecto).

En cuanto a la justificación de las expresiones de los operadores de energía y momento, ¿quizás mi respuesta aquí sea algo relevante?

jabirali: Gracias por responder. Desafortunadamente, me atrapó en medio de la edición de mi pregunta (lo cual hice solo por motivos formales). Además, desafortunadamente, no puedo abordar el contenido de su respuesta en este momento; pero espero poder hacerlo dentro de las próximas 24 h.
"Esto implica que esta ecuación no es válida en la mecánica cuántica". Al menos en la representación de Heinseberg, es correcto, como una ecuación entre operadores. Por ejemplo, para el oscilador armónico cuántico, tienes: PAG ˙ ( t ) = metro ω 2 X ( t ) . Véase también esta respuesta anterior
Estaba pensando implícitamente en la imagen de Schroedinger, donde la ecuación no se cumple ni para los operadores ( pag es independiente del tiempo, por lo que pag ˙ = 0 ) ni para valores propios (no simultáneamente bien definidos). Estoy corregido :)
jabirali: " [...] tal vez mi respuesta aquí ... " y allí (sección final): " Técnicamente, decimos que el hamiltoniano es el generador de las traducciones del tiempo, y el impulso es el generador de las traducciones del espacio ". -- Sí, gracias, eso parece relevante para lo que estoy tratando de decir, a saber: ¿Es la expresión pag ˙ = Φ ( X ) útil o incluso necesario para averiguar qué generador (si lo hay) (de " traducciones de tiempo ", o " traducciones de espacio ", o " rotaciones ", o quién sabe qué) llamar/asociar con "momentum, p" ?