经典极限

✍ dations ◷ 2025-11-29 00:55:30 #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

  • 南瓜籽南瓜籽是自南瓜(或其他南瓜属植物)的种子,可以食用,外形扁平,呈鹅蛋形,颜色绿色,但会有一层白色的膜,也有一些有些品种的南瓜子没有膜。南瓜籽相当营养、有大量的蛋白质、膳食纤维以
  • 再生障碍性贫血再生不良性贫血(aplastic anemia/aplastic anaemia)也叫再生障碍性贫血(简称再障),是指骨髓未能生产足够或新的细胞来补充血液细胞的情况。一般来说,贫血是指低的红血球统计,但患有
  • 海流能海流能是一种利用海洋的海流(洋流),即海水流动的动能来产生电力。由于海流能规律性强、能量可预测、不同期间的发电量较稳定,加上不占用陆地面积、不影响景观,对海洋生态影响有限
  • 各国森林面积列表本表旨在列出整个地球、大洲、地区、国家、省、州和地区的森林面积及相关数据,森林覆盖率的主要来源为美国中央情报局的世界概况。(km2)(km2)(km2)
  • 尤尔费拉·巴卡尤尔费拉·巴卡(印尼语:Yulfira Barkah,1998年2月4日-),印尼女子羽毛球运动员。2015年5月,尤尔费拉·巴卡与Drajat Beno出战乐鱼羽毛球国际系列赛,在混双决赛以0比2(16-21、13-21)不敌
  • 迪斯科湾迪斯科湾(丹麦语:Diskobugten)是格陵兰西岸的一个水域,今天它主要是一个北极度假地。最早到达迪斯科湾的欧洲人是红发埃里克带领的纳维亚人。986年红发埃里克在格陵兰西岸建立了
  • 布斯图钦乡坐标:44°58′N 23°44′E / 44.967°N 23.733°E / 44.967; 23.733布斯图钦乡(罗马尼亚语:Comuna Bustuchin, Gorj),是罗马尼亚的乡份,位于该国西南部,由戈尔日县负责管辖,面积61平
  • 红烧鳗红烧鳗,台式红烧鳗,在1960年代起,台湾鱼池成功养殖大量鳗鱼外销日本市场,且台湾海洋渔业发达,时常捕获海鳗,红烧鳗因此普及于台湾饮食店、宴席菜、小吃,与鳝、蛙、鳖是旧时台菜宴客
  • 蓝靛果忍冬见本文蓝靛果忍冬(学名:),又名蓝靛果、蓝果忍冬,忍冬科忍冬属落叶植物。原产于北半球温带地区。分布在亚洲、欧洲等地,生长于海拔300米至3,500米的地区。果实可食用,营养丰富,富含维
  • 1924年冬季奥林匹克运动会瑞士代表团1924年冬季奥林匹克运动会瑞士代表团参加了在法国的霞慕尼举办的1924年冬奥会。奥地利 · 比利时 · 加拿大 · 捷克斯洛伐克 · 芬兰 · 法国 · 英国 · 匈牙利