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Por qué no puede la ecuación de Schrödinger resolverse exactamente para sistemas en los que más de dos partículas interactúan?

Mi pregunta es simplemente esta: "¿por Qué no puede la ecuación de Schrödinger resolverse exactamente para sistemas en los que más de dos partículas interactúan?"

Es así porque es imposible resolver matemáticamente? Si es así, ¿por qué? O es posible resolver la ecuación matemáticamente, pero ninguna interpretación física de las soluciones es posible? O es porque de problemas prácticos, es decir, las soluciones exactas requeriría más energía de la computadora que tenemos disponibles hoy en día?

Varios libros de estado que la ecuación de Schrödinger sólo puede resolverse exactamente para sistemas de un máximo de dos partículas que interactúan, pero no explica por qué. Por ejemplo, Andrew R. Leach menciona la imposibilidad, pero no puede explicar por qué eso es así, en su "Modelado Molecular: Principios y Aplicaciones" (2ª ed., página 34).

Si la respuesta podría ser explicado en términos de que un nuevo estudiante de maestría en química teórica entiendo, eso sería genial!

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Es así porque es imposible resolver matemáticamente?

Sí, en la clásica y la mecánica cuántica no se conoce en general la forma cerrada solución analítica para el de los tres cuerpos de problema. Para ser más precisos, para el caso de la mecánica clásica, una solución analítica en la forma de un convergentes de alimentación de la serie existe, pero es inútil en la práctica debido a la muy lenta convergencia.

Si la respuesta podría ser explicado en términos de que un nuevo estudiante de master en la química teórica entiendo, eso sería genial!

Dudo que sea posible. Para el caso de la mecánica clásica, Poincaré había un simple argumento: uno tiene más grados de libertad que las integrales de movimiento, y por lo tanto, no podía resolver la ecuación de movimiento a través de la habitual método de integración global. Pero, como ya he mencionado, que no es toda la historia, y en segundo lugar, no estoy seguro de cómo tratar con la mecánica cuántica de todos modos. Así que, como Ivan Neretin menciona en su comentario, las cosas son como son: para todos los efectos prácticos, la de los tres cuerpos de problemas no se pueden resolver analíticamente.

Por qué no puede la ecuación de Schrödinger resolverse exactamente para los sistemas en los que más de dos partículas interactúan?

Y además, tienes que ser cuidadoso en la redacción aquí. Quiero decir, usted puede fácilmente tener un sistema de partículas para que no se conoce la solución analítica. Esto es debido a que el procedimiento para obtener la solución analítica para una de dos partículas problema se basa en que el centro de masa de la separación truco que funciona si la energía potencial depende sólo de las posiciones relativas de las partículas. Más formalmente, sólo funciona si las interacciones en el sistema de partículas son invariantes a la traducción de el sistema como un todo. Este es el caso de dos aislados de partículas que interactúan sólo el uno con el otro, por ejemplo, un electrón y un protón aislado en un átomo de hidrógeno. Para este sistema se puede, de hecho, utilizar el centro de masa de la separación, reducir el de dos cuerpos problema a un conjunto de dos de un cuerpo de problemas, y conseguir el bien conocidas las soluciones analíticas.

Pero lo que si pones el átomo de hidrógeno en un campo eléctrico homogéneo? Centro de masa de la separación no trabajo que, ya que los posibles términos de energía debido a la interacción de ambos, el electrón y el protón con el campo externo dependen de su posición actual con respecto al campo, no sólo en sus posiciones relativas. Lo mismo sucede cuando se consideran dos electrones en un campo de un fijo de protones, es decir, sólo el subsistema electrónico de un átomo de helio. La electrónica de dos cuerpos problema también es irresoluble analíticamente en ese caso, debido a la presencia de externos (por los dos electrones del sistema en cuestión) no homogeneidad del campo eléctrico creado por el protón.

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