En esta pregunta, quiero dar una derivación del principio de acción estacionaria de Hamilton, y mi pregunta a la comunidad sería si mi argumento es defectuoso . El sistema que quiero ver es (por simplicidad) una partícula que se mueve en 1 dimensión, así que lo que puedo observar sobre esta partícula es su posición, x. Para un Tratamiento Mecánico Cuántico, asumo que el Sistema estará en superposición de muchos estados, y por lo tanto el camino a seguir es:
Suposición : Lo observable está representado por un operador actuando sobre un espacio de Hilbert adecuado sobre los números complejos. Un estado del sistema es un vector (cuya norma es ) en este espacio de Hilbert, y su descomposición en estados propios del operador dará las probabilidades de medir los valores propios del operador.
¿También una suposición? No estoy seguro de eso: como queremos que se conserve la propabilidad, requerimos la evolución temporal del Operador ser unitario: , con un operador aún por determinar . No estoy seguro de si esto es una suposición o no, porque la probabilidad general debe conservarse. Dado que aquí afirmo que los estados son estacionarios en el tiempo, mientras que los operadores experimentan la evolución temporal, estoy en la imagen de Heisenberg, los operadores se mueven en el tiempo, los estados no.
Definición de otro observable (que luego resultará tener propiedades similares a lo que solemos llamar "momentum"): Dado el observable , definimos como generador de traducciones de , lo que significa que debe mantenerse en cada momento que y .
Por esa definición, generará variaciones infinitesimales del número c de : . Al mismo tiempo, será el generador de variaciones infinitesimales del número c de . Podemos escribir (sin dar una fórmula explícita todavía, la dependencia podría no ser dependencia en absoluto).
Ahora asumo una variación de la cantidad . Con eso quiero decir
Elegir , llegamos a:
Luego usando
, uno puede realizar una Transformación de Legendre
, y llega al mismo principio, pero formulado para una función de Lagrange que depende de
,
, y (posibles) derivaciones superiores.
¿Alguno de estos argumentos es inválido? ¿Hice otras suposiciones como las que se enumeran aquí?
Para mí, la falla radica en la definición misma de su lagrangiano .
Según tu definición, es un operador. Entonces, ¿a qué te refieres exactamente con minimizarlo? [Para este propósito, tendría que introducir uno o varios estados cuánticos y minimizar, por ejemplo, el valor esperado]. Otra forma de ver este defecto es preguntar qué quiere decir, por ejemplo, con ? En el cuadro de Schrödinger, (y ) son operadores independientes del tiempo, por lo que la derivada del tiempo sería cero. Nuevamente, la dinámica (y por lo tanto la derivada del tiempo) solo viene con los estados cuánticos .
La forma estándar de conectar la mecánica cuántica con el principio de acción mínima es a través de la integral de trayectoria de Feynman. De hecho, su derivación requiere una evolución temporal unitaria más las relaciones canónicas de conmutación de y , la diferencia es que calcula la amplitud de probabilidad para la transición de un estado inicial específico a un estado final específico . Terminas con la integral de acción deseada, sin embargo, en un exponente de onda, es decir . Y aquí es donde radica la esencia de la mecánica cuántica: no se prohíbe al sistema explorar caminos que se alejen de la mínima acción, pero la naturaleza ondulatoria de suprime esos caminos por interferencia destructiva.
Como ejemplo, piense en el problema estándar de una partícula en un pozo 1d rectangular finito: suponga que la partícula tiene energía menor que la profundidad del pozo . Entonces, clásicamente la partícula no podía salir, por lo que su trayectoria (dada por el principio de acción mínima) debería ser la misma independientemente de la profundidad del pozo (siempre y cuando por supuesto). Mecánicamente cuánticamente, sabemos, sin embargo, que la profundidad del pozo afecta los estados propios de energía. Por lo tanto, debe haber alguna forma para que la partícula cuántica explore la zona clásicamente prohibida fuera del pozo, y esto está codificado en los estados, no en los operadores.
qmecanico
Esa patata es una espía
alexchandel