1949 年,Moyal 发表了论文 [1],展示了通过 Weyl 对应 [2],人们能够将量子力学发展为相空间中的函数理论,该函数根据“扭曲”或 Moyal 积组成,其状态由其 Wigner 函数表示 [3]。自那以后,人们认为将这种形式主义扩展到非相对论性无自旋粒子领域之外很有用。自旋粒子的情况一度似乎特别麻烦。事实上,Stratonovich [4] 早期对自旋情况的建议包含了 Moyal 自旋理论的种子,最近已被证明 [5]。在本文中,我将 [5] 的主要思想发展为一种通用方法,我称之为“Stratonovich-Weyl 对应”,将基本经典系统与具有相同不变群的基本量子系统联系起来。 Moyal 公式的基本性质,即量子期望值应通过对相空间进行积分来“经典地”计算,事实证明,这一性质(与群协方差一起)足以识别许多不变群的扭曲乘积(以及符号演算)。文中给出了一些例子来说明 Stratonovich-Weyl 对应如何适用于“普通”Weyl 演算、纯自旋、庞加莱盘量化和伽利略旋转粒子。
使用包含时空自由度的正交基,我们开发了用于量子光学的 Wigner 函数理论,作为 Moyal 形式主义的扩展。由于时空正交基涵盖所有量子光学状态的完整希尔伯特空间,因此它不需要分解为离散希尔伯特空间的张量积。与此类空间相关的 Wigner 函数成为函数,运算由函数积分(星积的函数版本)表示。由此产生的形式主义使时空自由度和粒子数自由度都相关的场景的计算变得易于处理。为了演示该方法,我们为一些众所周知的状态和算子计算了 Wigner 函数的示例。
代数方式:克利福德、海森堡和狄拉克对量子基础的遗产。BJ Hiley。2024 年 3 月 1 日摘要。罗杰·彭罗斯两周前的演讲得出结论,广义相对论(等效原理)和量子力学(叠加原理)的基本原理之间的冲突导致了两个现实,一个是经典的,一个是量子的。该论点基于薛定谔图景。在这次演讲中,我着手表明,如果使用海森堡图景,那么只有一个现实。论证从海森堡群结构开始,该结构具有经典和量子域的基本正交和辛对称性。克利福德认识到群在古典物理学中的作用,它在产生众所周知的正交泡利、狄拉克和彭罗斯扭子代数方面起着根本性的作用。辛对称性隐藏在冯·诺依曼的一篇被忽视的论文中,而冯·诺依曼实际上发现了 Moyal 星积代数。冯·诺依曼的论文导致了 Stone-von Neumann 定理,该定理表明,各种图像、薛定谔、海森堡、相互作用等在幺正变换下是等价的。我将展示 Bohm 版本的非相对论薛定谔方程是如何从星积代数中产生的。该乘积必然会引入一种新的能量质量,即“量子势能”,DeWitt (1952) 表明其几何起源与标量曲率张量有关。该结构揭示了共形重标度出现背后的原因,希望能够更好地理解静止质量问题。
当得知我获得海伦·牛顿-特纳奖章时,我开始研究该奖项的历史,包括海伦·牛顿-特纳的职业生涯,以及往届获奖者的成就。往届获奖者的成就给我留下了深刻的印象,同时,看到自己的名字被列入获奖者名单,我感到十分谦卑和荣幸。我可能是第一个从未见过海伦·牛顿-特纳博士的获奖者,25 年前,我来到澳大利亚,那时她去世一年。关于海伦·牛顿-特纳的文章很多(见 Allen 1992;Moyal 1994),她在建筑专业毕业后,在悉尼大学校园内的 CSIR(现为 CSIRO)麦克马斯特实验室担任秘书。她的老板是著名的 CSIRO 负责人兼科学家 Ian Clunies Ross 爵士,他认识到她在数学和统计学方面的天赋,并鼓励她学习。 1938 年,他安排她在英国待一年,在伦敦大学学院与罗纳德·费希尔爵士和罗瑟姆斯特德的弗兰克·耶茨一起接受统计学在农业中的应用进一步培训。返回澳大利亚后,她在美国待了 10 周,参观了绵羊研究实验室。在她随后的职业生涯中,她在将数量遗传学引入澳大利亚绵羊育种方面发挥了重要作用。当阅读与她共事的前奖章获得者的评论时,明显发现她鼓舞人心且影响力巨大。她强烈的信息是“按数字育种”。阅读这些过去的演讲可以让人意识到科学家与“行业”合作得多么好,个体育种者在推动进步方面发挥了非常重要的作用。
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