Как принцип неопределенности, флуктуации вакуума и сохранение энергии сосуществуют в КТП?

Недавно у меня были дебаты о принципе неопределенности в КТП, которые еще больше меня запутали.

Поскольку мы используем преобразования Фурье в КТП, у нас должен быть аналог обычного принципа неопределенности Гейзенберга в КТП между 4-вектором пространственно-временных координат и сопряженным импульсом, но я не нашел ссылки на это, поэтому мое предположение неверно. ?

Мы знаем, что универсального эрмитова оператора для времени в КМ нет, тем не менее существует принцип неопределенности для времени и энергии, ну а в КТП время — это просто параметр, такой же, как и пространственные координаты, поэтому существует ли принцип неопределенности для энергия в КТП?

Последний вопрос меня смутил относительно закона сохранения энергии в КТП: мы используем этот закон в КТП только при расчетах пропагаторов (насколько я помню), то есть мы используем его с "голыми" частицами, а мы предполагаем, что эти частицы не имеют не «взаимодействует» с флуктуациями вакуума, значит ли это, что закон сохранения энергии является статистическим законом?

Это напоминает мне значение вакуумного ожидания, которое, как мы предполагаем, равно нулю для любого наблюдателя, но оно равно нулю статистически. В то же время мы обычно используем теорему Нётер, чтобы сделать вывод о сохранении энергии (по крайней мере локально, а не статистически).

Я считаю, что я что-то упускаю здесь, не могли бы вы посоветовать мне?

Подобный вопрос я нашел здесь , но, к сожалению, он не дает достаточного ответа.

Ответы (3)

...принцип неопределенности в КТП между 4-вектором пространственно-временных координат и сопряженным импульсом...

Сопряженный импульс «сопряжен» с конкретной обобщенной координатой . Какие значения поля в случае QFT. Пространственно-временные координаты (как вы сами заметили) — это всего лишь параметры. Так что, боюсь, вы смешиваете здесь две разные вещи.

... существует ли в КТП принцип неопределенности для энергии?

Да. В КМ и КТП наблюдаемые являются эрмитовыми операторами. Если какая-то пара этих операторов не коммутирует — вы получаете принцип неопределенности. Неопределенность времени-энергии немного сложна и хорошо объяснена, скажем, в этом вопросе .

... мы используем закон сохранения энергии в КТП только при расчетах пропагаторов

Это странное утверждение. В начале большинства учебников по КТП вы можете найти вывод закона сохранения энергии-импульса с помощью теоремы Нётер .

... закон сохранения энергии является статистическим законом?

Вот список статистических законов . Как видите, здесь нет даже намека на закон сохранения энергии. Следовательно, либо:

  • Ответ «нет», и вы должны быть удовлетворены этим.

  • Вы зачем-то (выигрываете в дебатах?) изобретаете собственную терминологию. Что в любом случае является плохой идеей.

Вывод принципа неопределенности, который вы указали, предназначен для QM, а не для QFT, и он напрямую использует уравнение Шредингера, это не то, что я ищу, также я упомянул «использование» закона разговора в реальных расчетах, теорема Нётер не имеет прямого применения там , также я ищу, чтобы проанализировать вопрос здесь, предоставление списка статистических законов ничего не добавляет к моему пониманию, пожалуйста, проверьте мой собственный ответ на вопрос, может быть, вы поправите меня там более четко.
@TMS Нечего выводить. Принцип неопределенности точно переносится из QM в QFT, вам просто нужно четко понимать, что такое операторы. Базовыми операторами являются поля и сопряженные с ними импульсы, которые подчиняются коммутационным соотношениям, описанным в любой книге по КТП. Напишите любой оператор, который вам нравится, включая гамильтониан, в терминах основных операторов, и вы сможете вычислить коммутационные соотношения. Затем примените к этому обычный принцип неопределенности. Вот и все. В КТП нет новых концептуальных трудностей (по крайней мере, в этом отношении).
@TMS А что вы хотите использовать для соотношения неопределенности время-энергия, кроме уравнения Шрёдингера? Эволюция во времени, порожденная уравнением Шредингера, — это то, о чем говорит отношение неопределенности время-энергия .
@MichaelBrown: я пытаюсь вывести и понять это в теории QFT, здесь у нас нет уравнения Шредингера! в других палатах я не вижу, как относительность, флуктуации вакуума не влияют на эту неопределенность.
@TMS Да, есть формулировка уравнения Шредингера для QFT. Векторы состояния являются функционалами от конфигураций поля, а сопряженные импульсы поля действуют как функциональные производные, что полностью аналогично КМ. Этот формализм не часто используется, потому что он непрактичен для большинства вещей, но было бы совершенно естественно использовать его для рассмотрения соотношения неопределенности время-энергия.
@Michael: Думаю, я понял, о чем вы здесь говорите, это уравнение типа Шредингера, которое мы получаем при использовании «изображения взаимодействия» в QFT? если да, то проблема вывода исчезла :), в любом случае я все еще сталкиваюсь с проблемой, чтобы понять, почему флуктуации вакуума не способствуют изменению сохранения энергии.
@TMS Вы можете сделать любую «картинку» - Шредингера, Гейзенберга (это обычное дело в QFT) или взаимодействие. Вакуумные флуктуации не изменяют закон сохранения энергии по той же причине, что и в обычной квантовой механике: теория имеет трансляционную симметрию во времени. Это означает, что существует независимый от времени гамильтониан, который определяет собственные состояния энергии. В КТП это состояния, которые содержат суперпозиции многих конфигураций поля (это то, что мы подразумеваем под «вакуумными флуктуациями»), точно так же, как состояние собственных состояний энергии гармонического осциллятора размыто в пространстве положений.
@Michael: Я впервые слышу о вакууме в QM, нынешнее понимание вакуума началось только после уравнений Дирака, также, как я знаю, нет никакого уравнения Шредингера, кроме картины взаимодействия.

В КТП имеется соотношение неопределенностей для усредненного поля и соответствующих им импульсных операторов. Подробное обсуждение смотрите здесь . (электронная печать: arXiv:1208.3647 [hep-th])

Как и в обычном КМ, нет соотношения неопределенностей «энергия-время», которое имело бы тот же смысл.

Я знаком только с QM. Паули (или, может быть, Дирак) писал, что существует симметрия: энергия-время совершенно аналогична импульсу-положению, и можно думать об энергии как о импульсе, который имеет вещь, когда она путешествует во времени.

Эйнштейн говорит нам, что пространство одного человека — это время другого человека, поэтому импульс одного человека ЯВЛЯЕТСЯ энергией другого человека.

Как энергия может быть сохранена И неопределенной? Помните базовую теорию векторного пространства: каждое состояние может быть выражено как линейная комбинация других состояний (которые образуют основу). Таким образом, состояние, которое не является состоянием с определенной энергией, может быть выражено как линейная комбинация состояний, которые ЯВЛЯЮТСЯ (разными) определенными энергиями. В каждом из этих состояний энергия сохраняется; следует ответ на ваш вопрос.

Итак, если КТП согласуется с теорией относительности (и, конечно же, использует идею состояний как векторов), все мои комментарии применимы как к КТП, так и к КМ.
Лоренц-инвариантность встроена в КТП
А в формализме квантовой механики (как и квантовой теории поля) энергия и время не идеально симметричны. Например, время не поддается наблюдению, см. здесь physics.stackexchange.com/questions/6584/…