经典极限

✍ dations ◷ 2025-05-15 13:45:41 #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

  • 去甲基肾上腺素去甲肾上腺素(INN名称:Norepinephrine、nor-epinephrine,也称Noradrenaline、nor-adrenaline--,缩写NE或NA),旧称正肾上腺素,学名1-(3,4-二羟苯基)-2-氨基乙醇,是肾上腺素去掉 N-甲
  • 艾耶尔阿尔弗雷德·艾耶尔爵士(Sir. Alfred Jules Ayer,1910年10月29日-1989年6月27日),英国哲学家,因1936年出版的《语言、真理与逻辑》而闻名于世。此书中他提出了逻辑实证主义的一个
  • 单一制单一制是一种国家结构形式,指中央政府拥有所有政治权力,与复合制相对,现在世界上大多数国家都采用单一制。大多数实行单一制的国家都会成立地区行政区域及地方政府,来协助管理地
  • 氧循环氧循环是其中一种生态系统的物质循环,而此循环主要是用于形容氧在三个主要贮存器,即大气层、生物圈和岩石圈。而整个循环则靠着光合作用去驱使,植物以光合作用把二氧化碳和水组
  • 达勒姆达勒姆(英语:Durham,又译德罕)是一座位于美国北卡罗来纳州达勒姆县的城市,也是该县的县治所在地。达勒姆是美国东岸的大学城之一,著名的私立学校杜克大学就位于该市。人口204,845
  • 欧洲原子能共同体欧洲原子能共同体(英语:European Atomic Energy Community),由欧洲联盟成员国组成的国际组织。 在1957年3月25日,《欧洲煤钢联营条约》成员国签订《罗马条约》,决定成立共同市场及
  • 戈翁雅各布 "杰克" 丹-亚马·高恩 (英语:Yakubu "Jack" Dan-Yumma Gowon,1934年10月19日-)在1966 -1975年担任尼日利亚联邦军政府的国家元首。 他在一次军事政变后上台,在另一次政变中
  • 2007年碧特博格羽毛球大奖赛2007年碧特博格羽毛球大奖赛为第20届碧特博格羽毛球公开赛,是2007年世界羽联大奖赛的其中一站。本届赛事于2007年10月2日至10月7日在德国萨尔州的首府萨尔布吕肯举行,并获得德
  • 约翰·多斯·帕索斯约翰·罗德里格斯·多斯·帕索斯(John Dos Passos,1896年1月14日-1970年9月28日),美国小说家、艺术家,主要作品有《三个士兵(英语:Three Soldiers)》、《美国三部曲》等。
  • 陈金声喷泉塔陈金声喷泉塔(英语:Tan Kim Seng Fountain)是新加坡的一座喷泉,于1882年为纪念著名慈善家陈金声而兴建。