論文の概要: Dimensional analysis and the correspondence between classical and
quantum uncertainty
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.10857v1
- Date: Mon, 22 Feb 2021 09:46:10 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-10 06:00:06.119432
- Title: Dimensional analysis and the correspondence between classical and
quantum uncertainty
- Title(参考訳): 古典的および量子的不確かさの次元解析と対応
- Authors: Viola Gattus, Sotirios Karamitsos
- Abstract要約: ハイゼンベルクの不確実性原理は、$hbar から 0$ の古典的極限に類似点を持たない「純粋量子」関係の例としてしばしば引用される。
この論文は、$hbar$ が次元定数であることから、$hbar = 1$ の自然単位において常に機能することを示している。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Heisenberg's uncertainty principle is often cited as an example of a "purely
quantum" relation with no analogue in the classical limit where $\hbar \to 0$.
However, this formulation of the classical limit is problematic for many
reasons, one of which is dimensional analysis. Since $\hbar$ is a dimensionful
constant, we may always work in natural units in which $\hbar = 1$. Dimensional
analysis teaches us that all physical laws can be expressed purely in terms of
dimensionless quantities. This indicates that the existence of a dimensionally
consistent constraint on $\Delta x \Delta p$ requires the existence of a
dimensionful parameter with units of action, and that any definition of the
classical limit must be formulated in terms of dimensionless quantities (such
as quantum numbers). Therefore, bounds on classical uncertainty (formulated in
terms of statistical ensembles) can only be written in terms of dimensionful
scales of the system under consideration, and can be readily compared to their
quantum counterparts after being non-dimensionalized. We compare the
uncertainty of certain coupled classical systems and their quantum counterparts
(such as harmonic oscillators and particles in a box), and show that they
converge in the classical limit. We find that since these systems feature
additional dimensionful scales, the uncertainty bounds are dependent on
multiple dimensionless parameters, in accordance with dimensional
considerations.
- Abstract(参考訳): ハイゼンベルクの不確実性原理はしばしば、$\hbar \to 0$の古典的極限に類似点を持たない「純粋量子」関係の例として引用される。
しかし、古典極限のこの定式化は多くの理由から問題となり、そのうちの1つは次元解析である。
$\hbar$ は次元定数であるため、我々は常に $\hbar = 1$ の自然単位で作用する。
次元解析は、すべての物理法則が無次元量で純粋に表現できることを教える。
これは、$\delta x \delta p$ 上の次元的に一貫した制約の存在が作用単位を持つ次元的パラメータの存在を必要とし、古典極限の定義は次元のない量(量子数など)で定式化されなければならないことを示している。
したがって、古典的不確実性の境界(統計的アンサンブルの項で表される)は、考慮中のシステムの次元スケールの観点でのみ記述することができ、非次元化後の量子的境界と容易に比較できる。
結合した古典系とその量子系の不確実性(箱の中の調和振動子や粒子など)を比較し、古典的極限に収束することを示す。
これらの系はさらなる次元的スケールを持つので、不確実性境界は次元的考察に従って、複数の次元のないパラメータに依存することが分かる。
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