数学的要約(e-αr波の和)
1) アンサッツ(2つの粒子AとB)
各粒子を単色、局在、等方性の複素スカラー場(「物質波」)の発生源としてモデル化します:
\[ \εεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεεε \qqquad \psi_B( \mathbf r,t)=B,e^{-β|mathbf r-mathbf r_B|}}, e^{-iomega_2 t}. \]
と重ね合わせます:
\[ \Psi( \mathbf r,t)=psi_A( \mathbf r,t)+psi_B( \mathbf r,t) \]
Bを中心とする球座標に切り替え:Write \と書いて定義します:
\[ R=|mathbf r_B-gmathbf r_A|, \quad |\ΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓΓ |\Λmathbf r-Λmathbf r_A|=|mathbf R-Λmathbf s|. \]
For \(r` R`):
\[ |\R-r(r^2/R) \]
Bの近く:
\[ \psi_A(\mathbf r,t)\approx A\,e^{-\alpha R}\,e^{+\alpha r\cos\theta}\,e^{-i\omega_1 t}, \qqquad \B(\mathbf r,t)=B,e^{-β r}}, e^{-iomega_2 t}. \]
点(=B_0)において、Aからの寄与は
\[ \psi_A(B_0,t)=A,e^{-alpha R}, e^{-iomega_1 t}. \]
2) どの波動方程式を使うか?
正しい自由シュレーディンガー方程式は次の通りです:
\[ ihbar = -frac{hbar^2}{2m} \]
その定常状態は振動する平面/球面波であり、包絡線(e^{-α r})だけでは厳密な自由シュレーディンガー解にはなりません。
指数関数的なプロファイルを得るには、ヘルムホルツ方程式またはポアソン方程式を使います:
\[ (\nabla^2-mu^2) \phi( \mathbf r,t)= -4pi,S( \mathbf r)e^{-iomega t}. \G_mathbf(r)=-4pi;S( \mathbf r)e^{-iomega t}; G_mu(r)=8Frac{e^{-iomega r}}{4pi r}. \]
点音源の場合:
\[ \phi_A(\mathbf r,t)=\frac{S_A}{4\pi}\,\frac{e^{-\mu|\mathbf r-\mathbf r_A|}}{|\mathbf r-\mathbf r_A|}\,e^{-i\omega_1 t} \]
準静的極限において:
\[ G_0(r)=frac{1}{4pi r} \]
3) 有効ポテンシャルと1/Rの法則
BがAの場と結合Γ(g_BΓ)で結合すると、相互作用エネルギーは
\[ V_{AB}(R,t)= \frac{g_A g_B}{4pi},ⅳfrac{e^{-mu R}}{R}cos(ⅳω_1 t+varphi) \]
時間平均後(またはif ¦¦¦¦¦¦):
\[ V_{AB}(R)\propto \frac{e^{-\mu R}}{R} \]
対応する力は
\[ \F(R)=-frac{g_A g_B}{4pi}, e^{-mu R}left(⊖1}{R^2}+frac{mu}{R}right)⊖hat \]
長距離極限では、1/R²重力的な法則が再現されます。
4) 役に立つアイデンティティ(迅速な検証)
放射状指数のラプラシアン:
\[ \nabla^2(e^{-alpha r})= e^{-alpha r}left(Γ^2-Γ^2-Γfrac{2alpha}{r}Γ) \]
グリーン関数の恒等式:
\[ \nabla^2\!\left(\frac{e^{-\mu r}}{r}\right)=\mu^2\frac{e^{-\mu r}}{r}-4\pi\delta(\mathbf r) \]
1/rの特異点(と遠方界1/Rの法則)は、グリーン関数の構造から来るものであって、 ⦅(e^{-alpha r}⦆)から来るものではありません。
2行で
- Superpose localized waves:\Superpose localized waves: (局在波を重ね合わせる)。
- ポテンシャル(G(r))と力(G(r))を求めるには、媒介物(Mediator)がポアソン/ヘルムホルツ(Poisson/Helmholtz)に従う必要があります:\G(r)∕e^{-∕mu r}/r ∕)。すると、(V_{AB}(R) \propto e^{-u-mu R}/R}) となり、(V_{AB}(R) \propto e^{-umu R} to 0):\(Vpropto 1/R).