Кіріспе

Шредингер теңдеуінің сызықтық емес модификациясы
Шредингер-Ньютон теңдеуі, кейде Ньютон-Шредингер немесе Шредингер-Пуассон теңдеуі деп аталады, бұл Шредингер теңдеуінің Ньютондық гравитациялық потенциалымен сызықтық емес модификациясы болып табылады. Гравитациялық потенциал толқындық функцияның массалық тығыздығы ретінде қарастырылғанда пайда болады, соның ішінде бөлшектің өзінің гравитациялық өрісімен өзара әрекеттесуін көрсететін мүше бар. Өзіндік өзара әрекеттесу мүшесінің енгізілуі кванттық механиканың түбірінен өзгеруін білдіреді, өзін-өзі тартатын бозон жұлдыздарымен байланысты. Классикалық жалпы салыстырмалылық аясында бұл теңдеу, қисық кеңістік-уақыттағы Клейн-Гордон немесе Дирак теңдеуінің Эйнштейн өрістер теңдеулерімен бірге салыстырмалы емес лимиті ретінде көрінеді. Бұл теңдеу сондай-ақ тұманды қара материяны сипаттайды және бөлшектің массасы үлкен болған жағдайда Vlasov-Пуассон теңдеуімен сипатталған классикалық суық қара материяға жуықтап келеді. Кейіннен Лайош Диоси мен Роджер Пенроуз бұл теңдеуді кванттық толқындық функцияның күйреуін түсіндіру моделі ретінде ұсынды, содан бері "Шредингер-Ньютон теңдеуі" деген атау пайда болды. Бұл контексте материя кванттық қасиеттерге ие, ал гравитация тіпті фундаментальды деңгейде де классикалық болып қалады. Сондықтан Шредингер-Ньютон теңдеуі кванттық гравитацияның қажеттілігін тексерудің бір жолы ретінде ұсынылды. Үшінші контексте Шредингер-Ньютон теңдеуі көптеген бөлшектер жүйесіндегі өзара гравитациялық өзара әрекеттесу үшін Хартри жуықтауы ретінде пайда болады. Осыған байланысты, Филипп Шокард 1976 жылы Лозаннадағы Кулондық жүйелер симпозиумында плазманың бір компонентін сипаттау үшін электромагниттік Кулондық өзара әрекеттесуге арналған сәйкес теңдеуді ұсынды. Эллиотт Х. Либ тұрақты негізгі күйдің бар екендігін және бірегейлігін дәлелдеді және теңдеуді Шокард теңдеуі деп атады.

Жартылай классикалық және кванттық гравитациямен байланысы

Шредингер-Ньютон теңдеуі, гравитация тіпті негізгі деңгейде де классикалық болып қала береді деген тұжырымдама мен кванттық материяны гравитациямен байланыстырудың дұрыс жолы – жартылай классикалық Эйнштейн теңдеулері арқылы жүзеге асырылады деп есептегенде туындайды. Бұл жағдайда, Шредингер теңдеуіне Ньютондық гравитациялық потенциал мүшесі қосылады, мұнда осы гравитациялық потенциалдың көзі – масса тығыздығы операторының немесе масса ағыны тогының күтілетін мәні болып табылады. Осыған орай, егер гравитация негізінен классикалық болса, Шредингер-Ньютон теңдеуі – бір бөлшектің фундаментальды теңдеуі болып табылады, оны көп бөлшектік жүйеге дейін обобщауға болады (төменде қараңыз). Ал егер гравитациялық өріс квантталған болса, онда фундаментальды Шредингер теңдеуі сызықтық күйінде қалады. Шредингер-Ньютон теңдеуі тек көптеген бөлшектерден тұратын жүйелердегі гравитациялық өзара әрекеттесуге жуықтау ретінде ғана қолданылады және масса орталығына ешқандай әсер етпейді.

Тиісті әсерлердің мәні

Шредингер-Ньютон теңдеуінің әсерлері маңызды болатын режимнің шамамен мөлшерін анықтау үшін қарапайым логикалық тұжырымдама қолданылуы мүмкін. Бұл теңдеу Шредингер-Ньютон теңдеуінің әсерлерінің маңызды бола бастайтын массалық диапазонды жақсы бағалайды. Атом үшін бұл көрсеткіш шамамен 1022 метрді құрайды, ал бір микрограмм масса үшін – 10−31 метрге дейін төмендейді. Массасы 1010 атомдық масса бірлігіне жуық, ал ені микрометрлермен өлшенетін режимде Шредингер-Ньютон теңдеуін болашақта эксперименттік жолмен тексеруге мүмкіндік туады. Ауыр молекулалармен жүргізілетін интерферометриялық тәжірибелер осы мақсатқа қолжеткізе алады, қазіргі таңдағы тәжірибелер 10 000 атомдық масса бірлігіне дейінгі массаларды қамтиды.

Кванттық толқын функциясының құлдырауы

Гравитация толқындық функцияның құлдырауына себеп болады (немесе бір жолмен әсер етеді) деген идея 1960 жылдарға дейін жетеді және бастапқыда Каролихази ұсынған. Диоси осы контексте Шредингер-Ньютон теңдеуін ұсынды (Eppley & Hannah ұсынған ұқсас ой эксперименті туралы да қараңыз).