Решение уравнения Клейна-Гордона с преобразованием Фурье

Итак, я пытаюсь решить уравнение Клейна-Гордона, используя только преобразование Фурье пространственных компонентов. Уравнение Клейна-Гордона гласит:

( 2 + м 2 ) ф ( Икс ) "=" 0.

Если я позволю

ф ( Икс ) "=" ф ( т , Икс ) "=" 1 ( 2 π ) 3 / 2 ф ~ ( т , к ) е я к Икс г 3 к ,

Я подставляю это в уравнение КГ, чтобы получить

2 ф ~ т 2 + ( к 2 + м 2 ) ф ~ "=" 0.

Это дифференциальное уравнение для простого гармонического осциллятора, поэтому я могу сразу написать

ф ~ ( т , к ) "=" А ( к ) е я ю к т + Б ( к ) е я ю к т ,

и поэтому я нахожу

ф ( Икс ) "=" 1 ( 2 π ) 3 / 2 ( А ( к ) е я ю к т к Икс + Б ( к ) е я ю к т к Икс ) г 3 к .

Теперь на этом этапе я немного запутался. Я видел общее решение уравнения Клейна-Гордона, и оно имеет коэффициент 1 / 2 ю к внутри подынтегрального выражения, какие-либо намеки на то, как я могу приступить к этому?

Я также читал, что для того, чтобы привести в порядок обозначения, я бы установил к к во втором члене подынтегральной функции, но не изменится ли это г 3 к г 3 к поскольку определитель Якоби 1 , так неужели это должна быть разница двух терминов?


Решение, которое я пытаюсь получить:

ф ( Икс ) "=" 1 ( 2 π ) 3 / 2 1 2 ю к ( А ( к ) е я ю к т к Икс + Б ( к ) е я ю к т + к Икс ) г 3 к .

Пересмотрите свой А ( к ) и Б ( к ) к 1 2 ю к А ( к ) и 1 2 ю к Б ( к ) соответственно.

Ответы (1)

Общая линейная комбинация решений

ф ( Икс ) "=" г 4 к ( 2 π ) 4 дельта ( к 2 м 2 ) Θ ( к 0 ) [ А ( к ) е я к Икс + Б ( к ) е я к Икс ] .
В отличие от того, что вы написали, это (явно) инвариант Лоренца. Ведь вы хотите описать скалярное поле. Следующее наблюдение состоит в том, что
г 4 к ( 2 π ) 4 дельта ( к 2 м 2 ) Θ ( к 0 ) "=" г 3 к ( 2 π ) 3 1 2 ю к с   ю к "=" к 2 + м 2 .
Это объясняет фактор 1 / ю к . В этом рассуждении также не нужно играть со знаками минус.

Это, пожалуй, самый простой способ получить явно лоренц-инвариантное выражение.
Почему у тебя есть Θ ( к 0 ) ? Я имею в виду, почему вы ограничиваете к 0 к положительным значениям?
@ user171780 Ну, наши соглашения таковы, что энергии физических объектов, то есть частиц и античастиц, положительны.
Хорошо спасибо. А что насчет доп. π что исчезает в знаменателе? Я занимаюсь математикой и не вижу, когда это аннулируется.
Выражение, записанное в определенной системе координат (в которой, например, компонент к 0 оценивается) не является явно лоренц-инвариантным, хотя он действительно неявно лоренц-инвариантен