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¿Cualquier interpretación agradable de distinguir $j(j+1)$ a $2j+1$?

Si $j$ es una variable continua, entonces la diferenciación de la función de $f(j)=j(j+1)$ con respecto al $j$ da $f'(j)=2j+1$. Por supuesto, he elegido la carta para evocar la mecánica cuántica momento angular, en cuyo caso, por entero o de medio entero de los valores de $j$ podemos interpretar estas dos expresiones como el autovalor del cuadrado del momento angular y la multiplicidad del momento angular.

Hay alguna bonita interpretación de esto? Como yo estaba buscando en la lista generada de forma automática de "Preguntas que puedan tener ya su respuesta," me encontré con un comentario que pide exactamente la misma pregunta.

Una de las razones para creer que esto no tiene ninguna interpretación muy especial es que desde el real de la variable es discreta, el derivado $f'$ realmente representan una aproximación a la división de la diferencia, y la diferencia relevante para un cambio de unidad en $j$ no es necesariamente igual a la derivada a menos que evaluar la derivada en el lugar correcto.

A mí me parece que hay una segunda razón, de no esperar nada especial aquí, que es que la correspondencia no parece funcionar, salvo en tres dimensiones. Para un rotor en $d$ dimensiones, el autovalor del cuadrado del momento angular operador es $j(j+d-2)$. Yo no sé cuál es la multiplicidad de los estados es en general, pero supongo que es un polinomio de orden $d-2$. E. g., para $d=2$, la multiplicidad es de 2 ($m=\pm j$), que no es igual que el derivado de la $j(j+d-2)=j^2$. Por otro lado, supongo que es posible que exista una buena interpretación, y la buena interpretación nos dice que hay algo especial acerca de tres dimensiones.

Relacionado: ¿Qué se sabe sobre el átomo de hidrógeno en $d$ dimensiones espaciales?

6voto

Prahar Puntos 6600

El número de armónicos esféricos de peso $\ell$ $S^d$ está dado por $$ N(d,\ell) = \frac{d+2\ell-1}{d-1} {d+\ell-2\elegir \ell} $$ Además, el autovalor de este armónico esférico es $-\Delta(d,\ell) = \ell ( \ell + d - 1 )$.

En particular, tenga en cuenta que para $d=2$ (que es el caso a considerar para 3 dimensiones angulares momenta, nos encontramos con $$ N(2,\ell)= 2\ell+1~, \qquad -\Delta(2,\ell) = \ell(\ell+1)~. $$ En este caso especial, es cierto que $-\partial_\ell \Delta(2,\ell) = N(2,\ell)$ como usted ha observado. Hice tenga en cuenta la siguiente generalización a dimensiones superiores, $d\geq3$, $$ \partial_\ell^{d-3} N(d,\ell) = - \Delta(d,\ell) + \frac{d^2}{4} - \frac{7}{12} + \frac{1}{2}~. $$ Yo no vea todos los bienes inmuebles de interés, sin embargo. Creo que la fórmula es pura coincidencia.

PS - Este es un caso en el que me encantaría estar equivocado!

-2voto

Bagrat Puntos 81

El $j(j+1)$ representa un área de, eventualmente, atravesado por un flujo de energía, y $2j+1$ es la longitud de un vector, finalmente, un flujo perpendicular a la zona.
La interpretación de QM uso de la - GA - Álgebra Geométrica (Hestenes) es muy interesante.

Otro ejemplo de la 'zona' interpretación es la inversa del cuadrado de las leyes de la gravitación y el electromagnetismo. Hemos aprendido de la distancia al cuadrado' en lugar de 'área de la esfera'. La primera nos da una "acción a distancia" y el segundo le da la interpretación de 'contacto interacción' de la energía a medida que sale de la partícula y se propaga en el espacio.

Por supuesto que no se puede medir en el laboratorio (*) en los que el átomo tiene menos y menos energía, a medida que pasa el tiempo. Pero los campos son emanaciones de partículas y la energía, se obtienen por ellos y, en un no "almuerzo gratis" en la física, las partículas deben reducir, como se modela aquí 'Una Auto-Similar Modelo del Universo Revela la Naturaleza de la Energía Oscura'.

(*) - por ejemplo: estoy escribiendo un cuerpo de texto en un área de la pantalla en frente de mí, y hopefuly alguien está leyendo.
Las letras son los átomos (las galaxias) y la pantalla es el espacio. Puedo empezar con un tipo de fuente grande y me ponga una marca en la pantalla eran cada letra se coloca como que voy a seguir las letras imobile irt el fondo. Si se utiliza muy pequeñas letras, el espacio parece crecer entre las galaxias en la carta de las unidades, pero no en el espacio de las unidades .

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