ローレンツ変換と反ローレンツ変換

相対性原理+交換関係→(1)式

・前提
4元位置演算子 4元運動量演算子
S系 Xμ Pμ
S’系 X'μ P'μ
(μ=0,1-3) X0 >0
・定義
   K=X0+X1
L=X0-X1
M=P0+P1
N=P0-P1

・単位系
h=2・π

・交換関係([P'μ,X'μ]=[Pμ,Xμ])
[P'0,X'0]=[P0,X0]=i
[P'1,X'1]=[P1,X1]=-i
 
    [M',K']=[M,K]=0
 [N',L']=[N,L]=0

・一次変換式(AないしDは定数)
X1’=A・X1+B・X0
X0’=C・X0+D・X1

P1’=A・P1+B・P0
P0’=C・P0+D・P1

・計算
[P'0,X'0]=ⅰ・(C^2-D^2)    ∴ C^2-D^2 =1 
[P'1,X'1]=ⅰ・(B^2-A^2))  ∴ B^2-A^2 =-1 
∵[P0,X1]+[P1,X0]=0
cf)[P0,X1]=-ⅰ・P1・c(光速)/H
 H=√((|P|・c)^2+(m・c^2)^2)
 
[M',K']=-ⅰ・( (A+D)^2-(B+C)^2) )=0
[N',L']=-ⅰ・( (A-D)^2-(B-C)^2) )=0
∴ A・D=B・C

    C^2-D^2 =1  C^2-B^2 =1 
B^2-A^2 =-1      ⇒ D^2-A^2 =-1
A・D=B・C C・D=A・B
cf)
B^2・(1-C^2/D^2)=-1 ∴B^2=D^2
C^2・(1-B^2/A^2)=1  ∴C^2=A^2
A=C=coshθ
B=D=sinhθ
K'L'=(X'0)^2-(X'1)^2
=(C・X0+D・X1)^2-(A・X1+B・X0)^2
=(C^2-B^2)X0^2
  +2・(C・D-A・B)X0X1
+(D^2-A^2)X1^2
= X0^2-X1^2 =KL ・・・(1)式
・結論
 (X'0)^2-(X'1)^2 ≠ -(X0^2-X1^2) 

シュレーディンガー方程式


・S系

 -i1Ψ=P1Ψ

i0Ψ=P0Ψ

 

・記号

  tanhθ=β=V/c

  Ψ:波動関数

  ∂1=∂/∂x1

0=∂/∂x0

  P0=H/c

  P1:(x1方向)運動量

 

・ローレンツ変換式

  x’1coshθ・x1sinhθ・x0

’0coshθ・x0sinhθ・x1

 

1coshθ・P’1sinhθ・P’0

0coshθ・P’0sinhθ・P’1

 

 ∂1coshθ・∂’1sinhθ・∂’0

0coshθ・∂’0sinhθ・∂’1

 

・S

icoshθ・∂’1sinhθ・∂’0)Ψ=(coshθ・P’1sinhθ・P’0)Ψ -(A)

 icoshθ・∂’0sinhθ・∂’1)Ψ=(coshθ・P’0sinhθ・P’1)Ψ -(B)

 

(A)×coshθ-(B)×sinhθより、   -i’1Ψ=P’1Ψ

(A)×sinhθ-(B)×coshθより、     i’0Ψ=P’0Ψ

 

 

ハイゼンベルク方程式

・S系

idX1/dτ=(dX0/dτ)・[X1,P0

idX0/dτ=(dX1/dτ)・[X0,P1

 

 ∂X1/∂τ=0

 ∂X0/∂τ=dX0/dτ

 

・記号

dτ=dt/γ

V=dX1/dt

tanhθ=β=V/c

coshθ=(dX0/dτ)/c

sinhθ=(dX1/dτ)/c

0=H/c

1:(x1方向)運動量

[A,B]=AB-BA

[X0,P0]+[X1,P1]=0

 

・ローレンツ変換式

X’1coshθ・X1sinhθ・X0

X’0coshθ・X0sinhθ・X1

P’1coshθ・P1sinhθ・P0

P’0coshθ・P0sinhθ・P1

 

・S’系

i・dX’1/dτ=0=c・[X’1,P’0

dX’0/dτ=c=∂X’0/∂τ+(∂X’0/∂X1)・(dX1/dτ)

 

 i・dX’1/dτ=i(coshθ・(dX1/dτ)-sinhθ・(dX0/dτ))

 [X’1,P’0]=[coshθ・X1sinhθ・X0coshθ・P0sinhθ・P1

 

 ∂X’0/∂τ=(dX0/dτ)^2/c

 ∂X’0/∂X1=-(dX1/dτ)/c

 [X’0,P’1]=0

屈折率

S系  n       ∂μ=∂/∂xμ

系  n       ∂μ=∂/∂xμ

 

・ローレンツ変換

   (x’0/n^2(’1)^2 =(x0/n)^2(1)^2

 

    x’0/n =coshθ・(x0/n)-sinhθ・x1

    x’1   =coshθ・x1sinhθ・(x0/n)

 

    tanhθ=n・β   β=V/c

 

   S系   n^2・∂0^2 φ=∂1^2 φ

 

   S

        n・∂’0coshθ・n・∂0sinhθ・∂1

       ∂’1coshθ・∂1 sinhθ・n・∂0より

 

       n’^2・∂’0^2 -∂’1^2 ≡ n^2・∂0^2 -∂1^2

       n’^2・∂’0^2 φ=∂’1^2 φ

 

 

無名のヒト
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