ガリレイ変換と私

シュレーディンガー方程式

・記号

 φ(x0,1):波動関数

     exp(X)    :指数関数

 

 ∂0=∂/∂x0 (x0=c・t)

 1=∂/∂x1

 

 h=2・π(自然単位系)

 m:粒子質量

 P=-i1

 Pφ=pφ:運動量

 

・S系

 ⅰ∂0φ=[P^2/(2mc)]φ

 

・変換式

 P=P+mV (∵m・dx’1/dt=m・dx1/dt-mV)

 ∂0=(∂x’0/∂x0)∂’0+(∂x’1/∂x0)∂’1 =∂’0-β∂’1

1=(∂x’1/∂x1)∂’1+(∂x’0/∂x1)∂’0 =∂’1-β∂’0

 

・S'系

 ⅰ∂0φ=i(’0-β∂’1)φ=(i’0+βP’)φ

 

 [P^2/(2mc)]φ=[P’^2/(2mc)+βP+mcβ^2/2]φ

 

 ∴ i’0φ=[P'^2/(2mc)+mcβ^2/2]φ

 

 φ(x’0,’1)=[exp(-i(mV^2/2)t)]Ψ(x’0,’1)とおけば、

   

    i’0Ψ=[P'^2/(2mc)]Ψ

 

 φ(x’0,’1)∝ exp (i((E-(mV^2/2)t ±p’1))

 p=√(2mE

ハイゼンベルクの運動方程式


 

・記号

 X:位置演算子

 H=P^2/(2m)+U(x):ハミルトン演算子

 U(x):ポテンシャルエネルギー

 

 h=2・π(自然単位系)

[A,B]=AB-BA :交換子

  [X,P]=i  [t,P]=0

 

 ∂1=∂/∂x1  (x1=x)

 

・S系

 idP/dt=[P,H]

 idX/dt=[X,H]

 

・変換式

 dP=dP+d(mV)

 dt=dt+(β/c)dx

 dX=dX+(βc)dt

 

・S

idP/dt=i(dP/dt)/(1+(β/c)(dx/dt))

[P,H]=[PmV,(PmV^2/(2m)+U]

      [P、U]=-i1U(x


 ∴dP’/dt’=(1+(β/c)(dx/dt))・(-∂1U(x))

 


 idX/dt=i(dX dt+βc)/(1+(β/c)(dx/dt))

  [X,H]=[X (βc)t,(PmV^2/(2m)+U]

      =[X’,]+[X,PV

            =[X’,]+iβc


 ∴i(dX dt+βc)=(1+(β/c)(dx/dt))・([X’,]+iβc)

  i(dX dt)=(1+(β/c)(dx/dt))・[X’,]+iβ^2・(dx/dt

1>>β^2ならば、

 i(dX dt)=(1+(β/c)(dx/dt))・[X’,

 

波動方程式

・記号

 ∂0=∂/∂x0 (x0=c・t)

 1=∂/∂x1

 

 vp:位相速度

 ∂a=∂0+(vp/c)∂1

b=∂0-(vp/c)∂1

 

 V:相対速度 β=V/c

 va/c=(β+vp/c)/(1+(vp/c)・β)

 vb/c=(β-vp/c)/(1-(vp/c)・β)

 

 

・S系

 [(∂0^2φ-(vp/c)^2(∂1^2]Φ=∂abΦ=0

 

・変換式

 ’0=x0-β・x1

    ’1=x1-β・x0

 

0=∂’0-β・∂’1

    ∂1=∂’1-β・∂’0

 

a(1-(vp/c)・β)’0-(β-vp/c)∂’1

   b(1+(vp/c)・β)∂’0-(β+vp/c)∂’1

 

・S

  ∂a∂bΦ=[1-(vp/c)^2・β^2]’0-(va/c)・∂’1)(’0-(vb/c)・∂’1)Φ=0

より( ただし、(vp/c)^2・β^2≠1)

 

 [’0^2-(va/c+vb/c)・∂’1・∂’0+(va/c)・(vb/c)・(’1^2 ] Φ=0

 

 β^2<<1の場合

 

 (va/c+vb/c)=2β・[1-(vp/c)^2][1-(vp/c)^2・β^2] 2β・[1-(vp/c)^2]

(va/c)・(vb/c)=[β^2-(vp/c)^2][1-(vp/c)^2・β^2] ≒ -(vp/c)^2


   Φ=Φa(x’1(a/c)・x’0)+Φb(x’1(b/c)・x’0

 

 


交換関係

・記号

[A,B]=AB-BA :交換子

 P0, 1  :4元運動量成分 (P2=P3=0)

 X0, 1 :4元位置成分

 m :質量

 

・単位系

 h=2・π(自然単位系)

 ⅰ:虚数単位

 

・S系

 [X1, 1=

 [X0, 0=-ⅰ

 

・変換式

 X’0=X0-β・X1

  X’1=X1-β・X0

 

P’0=P0-β・P1

  P’1=P1-β・P0

 

 

・S

 [X’1, ’1

= [X1-β・X0, 1-β・P0

= [X1, 1

 -β([X0, 1]+[X1, 0])

 +β^2[X0, 0

 

   ⅰ(1-β^2) (m=0)

 or ⅰ(1-β^2 -β(mc)^2/P01 (m≠0,P0 >0)

 

 

 [X’0, ’0

= [X0-β・X1, 0-β・P1

= [X0, 0

 -β([X0, 1]+[X1, 0])

 +β^2[X1, 1

 

   -ⅰ(1-β^2) (m=0)

 or -ⅰ(1-β^2 +β(mc)^2/P01 (m≠0,P0 >0)

 

 

cf)

0=√(P1^2+(mc)^2

 

m=0の場合

[X1, 0]= ⅰ

[X0, 1]=-ⅰ

 

m≠0の場合

[X1, 0]= ⅰ(P1/P0

[X0, 1]=-ⅰ(P0/P1


0=α1 P1+b(mc)        {αj,αk}=2Iδjk  {αj,b}=0  αj^2=b^2=I  

P1=α1 P0-α1b(mc) 


[X1, 0]= ⅰα1

[X0, 1]=-ⅰα1





 

無名のヒト
作家:無名のヒト
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