Нормализация статистического интеграла по путям

Итак, я смотрю на статистический интеграл по путям, что означает, что я работаю с евклидовым действием. Пропагатор моего (винеровского) интеграла по траекториям определяется выражением:

К ( Икс Т , Т | Икс 0 , 0 ) знак равно Икс ( 0 ) знак равно 0 Икс ( Т ) знак равно Икс Т Д Икс опыт ( 0 Т [ м 2 ( Икс ˙ ) 2 + ф Икс ] г т ) ,
который в основном является свободной частицей в гравитационном потенциале. Поскольку действие квадратично, формула ВКБ
К ( Икс Т , Т | Икс 0 , 0 ) 1 2 π 2 С [ Икс к л ( т ) ] Икс 0 Икс Т опыт ( С [ Икс к л ( т ) ] )
должно быть точным.

Уравнение движения дает мне, что путь частицы, удовлетворяющей граничным условиям, определяется выражением:

Икс к л ( т ) знак равно ф 2 м ( т Т ) т + Икс Т Икс 0 Т т + Икс 0 .
Используя этот путь, я могу вычислить классическое действие, которое становится равным:
С к л знак равно ф 2 24 м Т 3 + ф Т 2 ( Икс Т + Икс 0 ) + м 2 ( Икс Т Икс 0 ) 2 Т .

Подставляя все мои результаты в формулу ВКБ, мы получаем, что пропагатор теперь определяется как:

К ( Икс Т , Т | Икс 0 , 0 ) знак равно м 2 π Т опыт ( м 2 ( Икс Т Икс 0 ) 2 Т ф Т 2 ( Икс Т + Икс 0 ) + ф 2 Т 3 24 м ) .
Однако проблема с этим распространителем заключается в том, что он не остается нормализованным. Если я потребую, чтобы пропагатор всегда оставался нормализованным Т , то мой пропагатор задается следующим образом:
К ( Икс Т , Т | Икс 0 , 0 ) знак равно м 2 π Т опыт ( м 2 ( Икс Т Икс 0 ) 2 Т ф Т 2 ( Икс Т + Икс 0 ) + ф 2 Т 3 24 м ф Т 6 [ ф Т 2 м 6 Икс 0 ] ) ,
что дает дополнительный член по сравнению с первой версией.

Дополнительно: метод разделения по времени

Я думаю, что нашел источник своей проблемы, и его можно увидеть, взглянув на бесконечно малый пропагатор, заданный формулой

К ( Икс Дж , т Дж | Икс Дж 1 , т Дж 1 ) знак равно м 2 π Δ т Дж опыт ( Икс Дж 1 ф Δ т Дж + ф 2 2 м ( Δ т Дж ) 3 ) × опыт ( м 2 Δ т Дж [ Икс Дж ( Икс Дж 1 + ф м ( Δ т ) 2 ) ] 2 ) .
В верхней части мы действительно видим, что нормализация получает дополнительный экспоненциальный множитель, из-за которого пропагатор интеграла по путям (во времени) расходится. Также обратите внимание, что он также имеет (более или менее) ту же форму, что и необходимый коэффициент нормализации (подтверждающий мое утверждение выше)!

Вопрос (новый) : Для простоты вычислений я бы хотел, чтобы мой пропагатор оставался нормализованным. Можно ли просто использовать вторую нормализованную версию для моих значений ожидания, или это просто неправильно? Ответ на старый вопрос, конечно, все еще приветствуется, поскольку он может стать актуальным для дальнейшего изучения интеграла по путям.

Вопрос (старый) : Есть ли какая-то лишняя теорема, накладывающая ограничения на корректность формул ВКБ, или я пропустил здесь лишнее важное слагаемое? Я пару раз пересчитывал результат и на первый взгляд все вроде правильно.

О решении

Я также проверил свое решение в литературе (Диттрих и Рейтер), но они нашли такое же (расходящееся) решение без каких-либо объяснений. Так что, по крайней мере, я знаю, что найденное решение правильное. К сожалению, я до сих пор понятия не имею, что это значит для моей физики.

Да это так. Приближение ВКБ имеет каустики, и правильная волновая функция ВКБ должна быть скорректирована Масловым при пересечении одной из них.
@QuantumBrick, интересно. Но через что прошла моя система? Мне это кажется простым лагранжианом, чтобы делать такие специальные вещи. Я конечно могу ошибаться :с.
Это действительно так. Я говорил в общем. Ваша система — это свободная частица плюс линейный потенциал, верно? Каустики действительно нет. Я постараюсь подумать об этом, надеясь, что придет кто-нибудь поумнее и ответит вам первым. ха-ха
Я думаю, вы столкнулись с более серьезной проблемой, чем вы (и я) себе представляли. На самом деле, вы не можете думать о пропагаторе как о нормализуемом. На это указывает QMechanic в этом сообщении: physics.stackexchange.com/q/81230 .
@QuantumBrick, поскольку я смотрю на интегралы по путям Винера (чисто реальные интегралы по путям), они всегда должны быть нормализуемы. Единственный способ для меня потерять/получить нормализацию - это когда есть барьер, на котором частица извлекается/добавляется, что не так. Моя мысль состояла в том, чтобы попытаться вычислить интеграл пути, используя точное определение (разрез по времени), однако тогда мне нужно вручную нормализовать, что приводит к второй форме. Почему-то мне кажется, что это связано со свободой выбора того, как вы выбираете свои действия.

Ответы (1)

Нам дается действие 1

(А) С [ Икс ]   знак равно   г т   л , л   знак равно   м 2 Икс ˙ 2 В   знак равно   м 2 Икс ˙ 2 + Ф Икс , В   знак равно   Ф Икс ,

куда Ф является постоянной внешней силой. Граничные условия Дирихле читаются

(Б) Икс ( т я )   знак равно   Икс я а также Икс ( т ф )   знак равно   Икс ф .

OP правильно вычисляет действие в оболочке

(С) С с л ( Икс ф , т ф ; Икс я , т я )   знак равно   м 2 ( Δ Икс ) 2 Δ т + Ф Икс ¯ Δ т Ф 2 24 м ( Δ т ) 3 ,

куда

(Д) Δ т   знак равно   т ф т я , Δ Икс   знак равно   Икс ф Икс я , Икс ¯   знак равно   Икс ф + Икс я 2 .

Рассмотрим квантово-механическую систему в пространстве Минковского. (Статистическая евклидова формулировка может быть найдена с помощью аналитического продолжения/ вращения Вика т Е знак равно я т М .) До первой каустики ядро ​​/ интеграл по путям задается точной квантово-механической формулой

(Э) К ( Икс ф , т ф ; Икс я , т я )   знак равно   м 2 π я 1 Δ т опыт [ я С с л ( Икс ф , т ф ; Икс я , т я ) ] ,

где действие на оболочке С с л ( Икс ф , т ф ; Икс я , т я ) дается выражением (С). С помощью интегрирования по Гауссу можно проверить , что эта формула (E) точно удовлетворяет (полу)групповому свойству

(Ф) К ( Икс ф , т ф ; Икс я , т я )   знак равно   р г Икс м   К ( Икс ф , т ф ; Икс м , т м ) К ( Икс м , т м ; Икс я , т я ) ,

что жизненно важно для формулировки интеграла по траекториям . Подчеркнем, что третий и последний член справа. экв. (C) играет решающую роль в справедливости уравнения. (Ф). Любая из предложенных OP модификаций разрушит (полу) групповое свойство (F).

Подчеркнем, что свойство нормализации

(ГРАММ) | р г Икс ф   К ( Икс ф , т ф ; Икс я , т я ) |   знак равно ?   1 ( Не годится для универсального распространителя! )
нельзя сохранить для общего потенциала, ср. этот и этот посты Phys.SE.

Однако свойство нормализации (G) выполняется для пропагатора (E), так что проблем с нормализацией в пространстве Минковского нет! Кажется, что проблема нормализации OP вызвана несколько нелогичным условием нормализации в евклидовом пространстве, продиктованным аналитическим продолжением / вращением Вика.

--

1 Отметим, что интерпретация Ф как сила и В так как потенциал в действии (А) меняет знак при вращении Вика. Другими словами, знак потенциального члена в евклидовом действии и в действии Минковского интерпретируются противоположно. Это, конечно, хорошо известный эффект, ср. например, мой ответ Phys.SE здесь .

,Спасибо за ответ. Я действительно помню свои сомнения по поводу нормализации интеграла по путям в одном из связанных вопросов. Если я правильно понял, у пропагатора есть только два истинных свойства: дельта-нормализация и (полу)групповое свойство. Так что на самом деле я не могу ожидать, что, если я нормализован в пространстве Минковского, я все равно останусь нормализованным в мнимом времени. Если я правильно вас понимаю, интегралы воображаемого времени не нормализованы (поэтому мы определяем это как статистическую сумму). Итак, для моих значений ожидания я должен разделить на эту функцию распределения?
@ Доминик: Да.
звучит достаточно справедливо :-). Еще раз спасибо за помощь мне с интегралами по путям!
Может быть, один последний побочный вопрос: разве добавление условий (которые нормализуют мой интеграл пути) не имеют того же эффекта, что и оценка моего действия, делая его правильным?
Измерение какой симметрии?
Разве я не могу определить свое действие с точки зрения формы т ф ( т ) , что позволяет мне добавлять такие термины? Или это просто неправильно для интегралов по путям?
Похоже, вы говорите о неоднозначностях в функционале действия вне оболочки вплоть до граничных членов. Однако здесь заданы граничные условия (B), а действие на оболочке (C) является единственным решением.