量子のツブヤキ

軌道角運動量KとスピンS

 

[Pjσj,Xkσk]の計算

 

[P1σ1,X1σ1+X2σ2+X3σ3

=[P1,X1]σ1^2

+12[σ1,σ2+13[σ1,σ3

=-ⅰσ0+2ⅰP12σ3-2iP13σ2

 

[P2σ2,X1σ1+X2σ2+X3σ3

=[P2,X2]σ2^2

+21[σ2,σ1+23[σ2,σ3

=-ⅰσ0-2ⅰP21σ3+2iP23σ1

 

[P3σ3,X1σ1+X2σ2+X3σ3

=[P3,X3]σ3^2

+31[σ3,σ1+32[σ3,σ2

=-ⅰσ0+2ⅰP31σ2-2iP32σ1

 

∴[Pjσj,Xkσk

 =-3iσ0

+2i(P23-P32)σ1

+2i(P31-P13)σ2

+2ⅰ(P12-P21)σ3

 

23-P32=-L23=-K1

31-P13=-L31=-K2

12-P21=-L12=-K3

 

[Pjσj/2,Xkσk/2]

 =-(3/4)iσ0

-i(K1σ1/2+K2σ2/2+K3σ3/2)

=-ⅰ(σ1/2)・(K1+(1/2)σ1

 -ⅰ(σ2/2)・(K2+(1/2)σ2

 -ⅰ(σ3/2)・(K3+(1/2)σ3

 

j=σj/2より

 

[Pjj,Xkk

=-iSj・(Kj+Sj

 

cf)

 P0=Pjσj

 

ⅰ・(dK1/dx0)=[K1,P0

=[X23-X32,Pjσj

=[X2,P2]P3σ2

-[X3,P3]P2σ3

=ⅰ(P3σ2-P2σ3

 

ⅰ・(dS1/dx0)=[S1,P0

=(1/2)[σ1,Pjσj

=(1/2)・(P2[σ1,σ2]+P3[σ1,σ3])

=ⅰ(P2σ3-P3σ2

 

∴ ⅰ・(d(K1+S1)/dx0)=0

 

 

K:「君が加わるのはσのせいだ。」

S:「つまり、僕を加えないと君も半人前ってこと。」

σ:「S君が出てくる理由は、P君とX君の仲が悪いからでしょ。」

P:「Xとの交換関係は、僕だけのせいじゃないさ。」

X:「君とはいまでも絶交中だよ。」

交換関係と相対性原理

 

S系

[P1,X1]=-i

[P0,X0]=i

 

A=[P’1,X’1

B=[P’0,X’0

C=[P’1,X’0

D=[P’0,X’1

E=(C+D)・sinh(2θ)/2

 

 

[P1,X1

=[P’1coshθ+P’0sinhθ,X’1coshθ+X’0sinhθ]

=A・(coshθ)^2+B・(sinhθ)^2+E

=-i

 

[P0,X0

=[P’0coshθ+P’1sinhθ,X’0coshθ+X’1sinhθ]

=B・(coshθ)^2+A・(sinhθ)^2+E

=i

 

coshθ)^2・A+(sinhθ)^2・B=-i-E

sinhθ)^2・A+(coshθ)^2・B=i-E

 

T(θ)

=( (coshθ)^2  (sinhθ)^2

   (sinhθ)^2   (coshθ)^2 )

 

detT(θ)=(coshθ)^4-(sinhθ)^4cosh(2θ)

 

逆行列Tinv(θ)

=(1/detT(θ))

×( (coshθ)^2  -(sinhθ)^2

  -(sinhθ)^2   (coshθ)^2 )

 

(A

 B)

=Tinv(θ)

×(-i-E

   i-E)

 

∴A=-i-E/(cosh(2θ))

 B=i-E/(cosh(2θ))

 

 E/(cosh(2θ))=(1/2)・(C+D)・tanh(2θ)

 

 β=tanhθ=-dX1/dX0=-(dX1/dt)/(dX0/dt)=-V1/c

 tanh   (2θ)=2・tanhθ/(1+(tanhθ)^2)=2・β/(1+β-2

 

 相対性原理により、E=0 つまりC+D=0

                 A+B=0

 

E:「いきなり相対性原理だと!」

θ:「そういうこと、この世界の掟だから。」

E:「いったい、どうなるんだ?」

A:「君の出る幕はもうないってこと。」

’1:「ぼくはノンビリしていいの?」

D:「わたしがゼロならね。」

B:「見方によっては案外、光速で駆けずり回らないといけないかもね。」

交換/反交換関係のローレンツ変換

記号

 [A,B]±=AB±BA

 

慣性系S

  (P0,Pj) (X0,Xj

慣性系S

  (P’0,P’j) (X’0,X’j

 

X1方向のローレンツブースト(P’2or3=P2or3 X’2or3=X2or3

 

 P’1’1-P’0’0=11-P00

 X’1’1-X’0’0=11-X00

 

 ∴([P’1,X1]±)([P’0,X’0]±)([P1,X1]±)([P0,X0]±)

 

係数a~dを用いて

[P’1,X1]± =a・([P1,X1]±)+b・([P0,X0]±)

[P’0,X’0]± =c・([P1,X1]±)+d・([P0,X0]±) とおく。

 

([P’1,X1]±)([P’0,X’0]±)

 =(a-c)・([P1,X1]±) +(b-d)・([P0,X0]±)

 

 a-c=1

 b-d=-1

 ad-bc=1

 a=d

 

∴a=d=1

 b=c=0

 

0:「定係数a~dを使って一次変換を仮定したワケね。」

0:「ad-bc=1はどこから出るの?」

1:「逆変換の行列式からでしょ。」

1:「a=dは?」

2:「もちろん、相対性原理からよ。」

2:「そう来たか。」

3:「そんなことしなくても、[P’1,X’1]±が-iなんだから、ローレンツ不変に決まってるじゃん。」

3:「それをいっちゃ~おしまいよ!」

計量テンソル


[P0,X0]=i

[Pj,Xk]=i・δjk :クロネコ、もといクロネッカーデルタ記号  jk=1-3


0とPj無関係の場合

[P0、Xj]=[Pj,X0]=0


[Pμ,Xν]=i・ημν :ミンコフスキー計量テンソル


一般座標変換すると、

[P μ,X ν]=i・gμν  :計量テンソル



 cf)

 gμν・dXμ・dXν =ημν・dXμ・dXν


 シュワルツシルト球対称外部解

 (ds)^2=g00・(dX0^2+g11・(dr)^2  :線素長

 g00=N

 g11=-1/N

 N=(1-R/r)  :r 動径

 R=2・G・M/c^2 :シュワルツシルト半径  G:万有引力定数 M:質量


[P0,X0]=i・g00=i/N

[Pr,r]=i・g11=-ⅰ・N

r=-i・∂/∂r  (  を省略)



r:「僕がRに等しいと、N=0になる。」

r:「rと交換日記でも始めようかな。」

0:「わたしはどうなるのよ!」

R:「危ないから、事象の地平面には近づかないでね。」

0:「彼から離れていれば安全さ。」

g:「どういうこと?」

η:「君がしゃしゃりでない方がいいってことよ。」

無名のヒト
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