经典极限

✍ dations ◷ 2025-11-29 21:11:36 #量子力学,相对论,理论物理,涌现

经典极限(或称对应极限)是物理理论在其某个参数取特定值时能够用经典理论近似,或者说“还原”为经典理论的能力。物理学家通常会考察那些预测非经典行为的物理理论的经典极限。

尼尔斯·玻尔曾将一个启发式的原理,对应原理,引入量子理论,即从实际效果而言,当普朗克常数对于系统的作用趋近于零时,需要引入量子系统的经典极限这样的连续性表述。通常量子情形向经典情形的过度是由“准经典方法”(如WKB近似)实现的。

更为严格来说,经典极限涉及到的数学操作是群收缩(英语:group contraction)。通过这一操作可以将相关行为不受普朗克常数影响的系统进行近似,使得变换参数可取为零。量子力学中的对易算符在群收缩中也可以还原为经典力学中的泊松括号。

在量子力学中,由于不确定性原理,电子的动能永远非零,这一结果在经典力学中并不存在。例如,考察一个相对于电子而言体量非常的物体,如棒球,尽管依据不确定性原理,其确实具有一个非零动量,但由于动能的不确定度相对而言非常之小,以至于在人眼观察时,其可以视为静止,也可以遵循经典力学定律。通常,如果将量子力学原理用于分析宏观系统时,其分析结果与利用经典力学得到的结果相同。但对于量子混沌(英语:quantum chaos)系统而言,经典极限可能就并不那么清晰了。

量子力学与经典力学的数学表述并不相同:量子力学使用希尔伯特空间表征系统的状态,经典力学则对应地采用相空间进行表征。但存在可以使两种理论在共同的数学框架下表述的方法。量子力学的相空间表述体现了量子力学与经典统计力学之间逻辑与性质上的联系。对应地,伯纳德·库普曼(英语:Bernard Koopman)与约翰·冯·诺伊曼曾在1932年提出一种经典力学的表述方式(英语:Koopman–von Neumann classical mechanics)。他们将量子力学中常用的希尔伯特的算符利用于经典力学。

保罗·狄拉克在其1933年发表的一篇重要论文中提出经典力学是量子力学的涌现:非极限情况的宏观行为,即 » 时,会导致路径间产生破坏性干涉从而消去他引入的路径积分的影响,产生极限行为,经典,因而经典行为路径将成为主路径。这一结果后来又由理查德·费曼在其1942年提交的博士学位论文中进一步深化。

其他重要的变换包括牛顿力学与狭义相对论之间的变换,其变换参数为。经典极限是在速度较小时取得的,即→0时,系统会遵守经典力学定律。牛顿引力理论与广义相对论也可以进行类似变换,其变换参数为史瓦西半径与特征长度之比。在经典极限情况下,即物体质量与普朗克长度之积远小于其尺寸时,物体会遵守经典引力定律,即平坦时空下的情况。

波动光学也可以变形为几何光学,变换参数为。统计力学也可以变形为热力学,其变换参数为1/。

相关

  • 地球科学地球科学是指一切研究地球的科学,是行星科学的专门分支。各学科通常会以物理、地理、地质、气象、数学、化学、生物的角度研究地球。它和人类的生活息息相关,人们手上所戴的黄
  • 裸子植物被子植物 Angiosperm裸子植物(学名:Gymnospermae)是指种子植物中,胚珠在一开放的孢子叶上边缘或叶面的植物,孢子叶通常会排列成圆椎的形状。裸子植物共有5个门约14科88属超过一千
  • 互变异构体互变异构是某些有机化合物的结构在两种官能团异构体间产生平衡互相转换的现象,相应的异构体则称为互变异构体。大多数互变异构都涉及氢原子或质子的转移,以及单键向双键的转变
  • 弗朗索瓦·库普兰弗朗索瓦·库普兰(法语:François Couperin,1668年11月10日-1733年9月12日),法国著名的音乐家族库普兰家族成员,作曲家路易·库普兰的侄子,巴洛克时期著名作曲家,也是最伟大的羽管键
  • 甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯(methyl methacrylate, MMA)是一种有机物,分子式为CH2=C(CH3)COOCH3,无色液体,是将甲基丙烯酸(MAA)与甲醇酯化形成的,它是生产透明塑料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的单体。
  • 庞学勤庞学勤(1929年5月4日-2015年10月12日),江苏阜东人,中国电影表演艺术家,曾任长春电影制片厂副厂长。1929年出生于江苏省阜东县东坎镇。
  • 罗生门 (电影)《罗生门》(日语:羅生門/らしょうもん  ?)是由日本国著名导演黑泽明执导,于1950年拍摄完成的电影。故事的主要情节改编自日本作家芥川龙之介的小说《竹薮中》,叙述一个武士和妻
  • 2015年7月逝世人物列表2015年7月逝世人物列表,是用于汇总2015年7月期间逝世人物的列表。
  • 新田站 (宫城县)新田站(日语:新田駅/にったえき  */?)是一由东日本旅客铁道(JR东日本)的所经营铁路车站,位于日本宫城县登米市迫町字新田字狼之欠(狼の欠)。新田是JR东北本线沿线的一个车站,属JR东
  • 澳新英语澳新英语指的是在澳大利亚和新西兰说的英语方言。澳大利亚英语在1788年新南威尔士殖民地(the colony of New South Wales)建立之后开始与英国英语(British English)产生差异,并于