Докажите калибровочную инвариантность (напоминание)

В книге «Теория поля конденсированного состояния » на стр. 17 есть упражнение для проверки того, что А Дж -связь калибровочно-инвариантна А мю А мю мю Г , где Г является произвольной функцией. Я немного заржавел в этом. У меня есть

А мю Дж мю д 4 Икс ( А мю + мю Г ) Дж мю д 4 Икс ,

а второй член должен быть равен нулю (чтобы быть калибровочно инвариантным). Интегрируя по частям второй член, я получаю

мю ( Г ) Дж мю д 4 Икс "=" Г Дж мю | ? + Г мю Дж мю д 4 Икс .

второй член равен нулю в силу сохранения тока, но каковы аргументы в пользу избавления от первого члена? Кроме того, где вы это оцениваете?

Г (и часто Дж ) должен обращаться в нуль на границе.
Да, верно, но это физическое утверждение или математическое удобство?
Физический. Наступает требование конечной энергии.
Не могли бы вы уточнить?
оба. его конечность потока энергии-импульса, потока углового момента и потока заряда через границу системы (которая здесь находится на бесконечности).

Ответы (1)

В теоретической физике принято просто беззаботно отбрасывать граничные условия. Точная причина, по которой вы можете это сделать, зависит от того, что вы делаете, и часто может быть математически технической.

В этом случае, например, интегрирование берется по всему пространству. Поскольку вы делаете 4 Д интеграл, граничный член на самом деле является другим интегралом. Вы можете думать об этом как об интегрировании «бесконечно удаленной сферы». Говоря конкретно, было бы достаточно потребовать, чтобы Дж мю 0 на бесконечности пока Г ограничен. Почему мы требуем этого? Разумно ожидать, что оно выполняется, например, если источник локализован. Другие аргументы могут вычислить общий заряд Вопрос "=" Дж 0 . Например, если Дж мю с 0 постоянный, то Вопрос будет бесконечным, что в зависимости от ситуации может быть нефизическим. Однако здесь много технических проблем (например, есть неограниченные функции с конечным интегралом). В других условиях (вариационные принципы) вы можете предположить, что вариация компактно поддерживается на интервале интегрирования, чтобы аннулировать граничные члены, но тогда возникают другие проблемы.

Вывод таков: выбросьте эти граничные термины! Они почти всегда будут неактуальны. Бывают случаи, когда их нет, но автор обязательно укажет на это.