論文の概要: Algebra of quantum mechanics via classical phonons. I: The Schrodinger equation as the Newtonian equation of motion and quantum observables as classical averages
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.03897v1
- Date: Sat, 04 Jul 2026 14:40:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-07 22:26:29.74726
- Title: Algebra of quantum mechanics via classical phonons. I: The Schrodinger equation as the Newtonian equation of motion and quantum observables as classical averages
- Title(参考訳): 古典的フォノンによる量子力学の代数 I:ニュートン運動方程式としてのシュロディンガー方程式と古典的平均としての量子可観測性
- Abstract要約: 対応するニュートンの運動方程式の連続極限が実数値場に対するクライン=ゴルドン方程式をもたらすことを示す。
摩擦力が古典的モデルに組み込まれるとき、対応するクライン=ゴルドン方程式は、非エルミート的ハミルトニアンを持つシュロディンガー方程式として書き換えることができることを示す。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The Schrodinger equation for a single spinless particle is formally obtained via a classical phonon model, namely the Frenkel-Kontorova model. Starting from a one-dimensional lattice of coupled harmonic oscillators, we show that the continuous limit of the corresponding Newtonian equation of motion yields the Klein-Gordon equation for a real-valued field. By introducing a complex-valued change of variables mixing the real-valued displacement and velocity fields, and by separating fast and slow time scales, the Klein-Gordon equation is written as the Schrodinger equation within the non-relativistic limit. This complex change of variable also allows to rewrite classical global observables of the phonon field, such as the total energy or momentum, as the corresponding quantum observables. Additionally, we show that when a friction force is incorporated into the classical model, the corresponding Klein-Gordon equation can be rewritten as a Schrodinger equation with a non-Hermitian Hamiltonian. While the global approach is limited here to the non-relativistic regime and does not address the measurement problem, quantization or relativistic effects, it nonetheless illustrates how quantum algebra and complex-valued wave functions can be exactly reproduced using classical dynamics. The relativistic regime for a spinless particle and the link between commutators and Poisson brackets is addressed in the second part of this series.
- Abstract(参考訳): 単一のスピンレス粒子に対するシュロディンガー方程式は、古典的なフォノンモデル、すなわちフレンケル・コントロワモデルによって正式に得られる。
結合調和振動子の1次元格子から始め、対応するニュートン方程式の連続極限が実数値場に対するクライン=ゴードン方程式をもたらすことを示す。
実数値の変位と速度場を混合した変数の複素値変化を導入し、高速かつ遅い時間スケールを分離することにより、クライン=ゴルドン方程式は非相対論的極限内のシュロディンガー方程式として記述される。
この変数の複雑な変化は、フォノン場の古典的大域観測可能量(トータルエネルギーや運動量など)を対応する量子観測可能量として書き換えることも可能である。
さらに、摩擦力が古典的モデルに組み込まれるとき、対応するクライン=ゴルドン方程式は、非エルミート・ハミルトン方程式を用いてシュロディンガー方程式として書き直すことができることを示す。
ここでのグローバルなアプローチは非相対論的体制に限られており、測定問題、量子化、あるいは相対論的効果には対処していないが、量子代数と複素数値波動関数を古典力学を用いて正確に再現する方法が示されている。
スピンレス粒子の相対論的状態と、交換子とポアソンブラケットのリンクは、このシリーズの第2部で扱われる。
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