Главная > МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ (Дж.Глимм, А.Джаффе)
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

В этом параграфе мы приведем основные формулы и равенства с указанием параграфа, в котором они доказываются. Как и в § 8.5, обозначим R(φ) полином от φ или полином от φ,,:φ(x) : . Положим
A(φ)=R(φ)eiφ(f).
(I) Равенства для полиномов Вика

Упорядочение экспоненты (§ 6.3):
:eφ(f):c=eφ(f)ef,Cf/2.

Здесь ,> обозначает скалярное произведение в вещественном пространстве L2.
Дифференцирование функционалов. Производная функционала A(φ) на D(Rd) вдоль направления ψ определяется формулой
(DψA)(φ)=limε0A(φ+εψ)A(φ)ε.

Здесь ψD, а производная, в зависимости от A(φ), может существовать в каждой точке, или как функция из Lp относительно меры dμ(φ), и т. д. Вот два примера производных от фуңкций вида (9.1.1):
Dψφ(f)n=nψ(f)φ(f)n1,Dψeφ(f)=ψ(f)eφ(f).

В важном частном случае, когда ψ=δx есть функция Дирака в точке x, используется специальное обозначение:
δA(φ)/δφ(x)DδxA(φ).

Для полиномов A с гладкими коэффициентами, т. е. для линейных комбинаций мономов вида φ(f1)φ(fn),fjD, определение

(9.1.3) совпадает с алгебраическим определением, использованным в $1.5 и 6.3 . В случае негладких коэффициентов, например когда A в (9.1.1) содержит локальные виковы произведения : φ(x)j, определение (9.1.3) следует продолжьть по непрерывности. Такое продолжение зависит и от коэффициентов в A, и от меры в функциональном пространстве, относительно которой и проводится продолжение. Напомним, что φ(y) и : φ(y)i : нельзя рассматривать ни как функции на D, ни как операторы умножения. На самом деле φ(y) и :φ(y)f : являются билинейными формами с соответствующими областями определения, поэтому либо нужно понимать равенство (9.1.4a) как равенство билинейных форм, либо рассматривать δ/δφ(x) как обобщенную функцию по переменной x, а тогда равенство (9.1.4а) приобретает смысл после интегрирования по x. Другим примером служит
δφ(y)/δφ(x)=δ(xy).

Определение викова упорядочения относительно ковариации C ($8.5). Пусть cx=δxC. Тогда
:φn(x):C=limxj=0[n/2](1)tn!(n2j)!j!2jcx(x)Iφx(x)n2].

Дифференцирование виковых полиномов:
δ:A:c/δφ(x)=:δA/δφ(x):c.

Пример: δ:φ(y)n:c/δφ(x)=nδ(xy):φ(y)n1:c.
Умножение виковых полиномов:
φ(f):A(φ):c=:φ(f)A:c+(Cf,δ/δφ:A:c).

Пример:
φ(x):φ(y)n:C=:φ(x)φ(y)n:C+nC(x,y):φn1(y):C.

Инфинитезимальное изменение викова упорядочения. Пусть C(t) семейство ковариационных операторов, гладко зависящее от t. Тогда
d:A:C(t)/dt=12ΔC˙:A:C(t).

Здесь C˙=(d/dt)C(t), а
ΔCCδδφ,δδφC(x,y)δδφ(x)δδφ(y)dxdy

обозначает дифференциальный оператор второго порядка в пространстве функций φ, отвечающий оператору C.
Пример дифференцирования (9.1.9):
d:φ(x)n:c(t)/dt=(n2)C˙(x,x):φ(x)n2:c(t).

Конечное изменение викова упорядочения. Если C1 и C2 — ковариационные операторы из класса C и δc(x)=limyx[C2(x,y)C1(x,y)], то
:φ(x)n:C1=j=0[n/2]n!(n2j)!j!2jδc(x)j:φ(x)n2j:C2.

Это равенство следует из (9.1.2) и формулы (1.5.12) для полиномов Эрмита.
Доказательство формулы (9.1.6). Пусть h(λ,φ)=exp[λφ(f)12λ2f,Cf], так что : φ(f)n:c=dnh(λ,φ)/dλn|λ=0. Тогда
δδφ(x):φ(f)n:C=δδφ(x)dndλnh(λ,φ)|λ=0=dndλn[λf(x)h(λ,φ)]λ=0==nf(x)[dn1dλn1h(λ,φ)]λ=0=nf(x):φ(f)n1:C=:δδφ(x)φ(f)n:C.

Полилинейность полиномов Вика и так называемое поляризационное тождество
x1xn=2n(n!)1εj=±1ε1εn(ε1x1++εnxn)n

позволяют доказать (9.1.6) в случае A=φ(f1)φ(fn). Для A вида (9.1.1) с гладкими коэффициентами у полинома R равенство можно получить, суммируя сходящийся ряд разложения экспоненты. Для доказательства формулы в случае, когда A содержит полиномы Вика из § 8.5, мы должны ограничиться лишь функциональным пространством, в котором сосредоточена мера, и распространить определение Df на функционалы A(φ).

В случае d=2 для гауссовых мер и P(φ)-мер в конечном объеме в гл. 8 было введено ультрафиолетовое импульсное обрезание для полиномов A. В результате получается полином с гладкими коэффициентами, для которого выполняется (9.1.6). После интегрирования по x, как в (9.1.4), в полученной формуле можно перейти к пределу при снятии обрезания (это вытекает из оценок § 8.5). Таким образом, определение Df можно продолжить по непрерывности так, что останется справедливой формула (9.1.6).
Доказательство формулы (9.1.7). Для определенной выше величины h(λ,φ) находим, что

Таким образом,
Cf,δ/δφh(λ,φ)=λf,Cfh(λ,φ).
:Φ(f)n:C=dndλnh(λ,φ)|λ=0=dn1dλn1[(φ(f)λf,Cf)h(λ,φ)]λ=0==φ(f):φ(f)n1:CCf,δ/δφ:φ(f)n1:C.

Применяя (9.1.13) и суммируя сходящиеся ряды для eφ(f), получаем (9.1.7) в случае гладких коэффициентов. Общий случай доказывается введением ультрафиолетового обрезания, а затем снятием его, как в § 8.5.
Доказательство формуль (9.1.9). Для A(φ)=eiφ(f), используя обозначение (9.1.10), имеем
ddt:A:C(t)=ddtexp(12f,C(t)f+iφ(f))==12f,C˙(t)f:A:C(t)=12ΔC˙:A:C(t)

Для того чтобы доказать формулу для полиномов, Заменим в предыдущем равенстве f на λf и возьмем производную соответствующего порядка по λ в точке λ=0. Негладкие A рассматриваются, как и раньше, с помощью ультрафиолетового обрезания. Для того чтобы намеченное здесь доказательство было корректным, достаточно предположить, что C(t)Z (см. §7.9 ) и что ядро C˙(t,x,y) оператора C˙(t) удовлетворяет условию |C(t,x,y)| const C(x,y) для некоторого CC. Фактически нужно рассматривать только простейший случай
C(t)=tC1+(1t)C2,C=δC=C1C2.
(II) Гауссовы интегралы ($6.3)

Преобразование Фурье (Характеристическая функция. Среднее 0 , ковариация C ):
S(f)=eiφ(f)dφC=eCf,f/2.

Моменты:
φ(f)2n+1dφC=0,φ(f)2ndφC=(2n)!2nn!Cf,fn.

Скалярное произведение экспонент. В качестве следствия из (9.1.16) и (9.1.2) получаем равенство
:eiφ(f):C:eiφ(g):CdφC=e(f,cg).

Ортогональность полиномов Эрмита (Вика). Разлагая
в степенной ряд, получаем, что
:φ(f)n:C:φ(g)m:CdφC=δnmn!f,Cgn.

Примеры: при n1
:φ(f)n:CdφC=0,:A(φ):CdφC=A(φ=0).

Ниже мы будем обозначать через v интегральный оператор с ядром v(x,y), действующий в пространстве L2(Rd,dx). Кроме того, будем предполагать, что I+C1/2vC1/2>0. Пусть
:V:=12:φ(x)v(x,y)φ(y):dxdy.

Константа викова упорядочения. Пусть оператор vC имеет след; тогда
:V:C=V12Tr(vC).

Равенство следует из соотношений : φ(x)φ(y):c=φ(x)φ(y)C(x,y) и Tr(vC)=v(x,y)C(y,x)dxdy.

Функциональный определитель ($9.3):
Ze:V:CdφC=exp{12Tr[ln(I+C1/2vC1/2)C1/2vC1/2]}.
Гауссово возмущение ( §9.3 ):
dφ(c1+v)1=Z1e:V:cdφC.

Пример: пусть v есть оператор умножения на m(x)2,C=(Δ+I)1. Тогда
:V:=12m(x)2:φ(x)2:Cdx,dφ(Δ+I+m(x)2)1=Z1e:V:dφ(Δ+I)1Z=exp{12Tr[ln(I+C1/2m2C1/2)C1/2m2C1/2]}.

Масштабное преобразование ( $8.6 ). Пусть α>0 и Rα обозначает преобразование, изменяющее масштаб длины в α раз. В частности, для C=(ΔΓ+m2)1 определим RαC=(ΔαΓ+(m/α)2)1. Для fC0 положим (Rαf)(x)=α(d+2)/2f(x/α). Тогда справедливо равенство
eiϕ(Rαf)dφRαC=eiφ(f)dφC,

называемое масштабным тождеством. Масштабное тождество в негауссовом случае заключено в формуле (8.6.26).
Сдвиг гаусовой меры. Пусть gS и ψ=φg. Заменим интегрирование по φ интегрированием по сдвинутой переменной ψ. тогда
dφC=exp[1i2g,C1gC1g,ψ]dψC.

Доказательство формуль (9.1.27). Докажем это равенство для преобразований Фурье обеих мер. Проинтегрируем обе части (9.1.27), умножив их на функцию exp(iφ(f))=exp(iψ(f))exp(ig,f). Оба интеграла можно вычислить, используя (9.1.16), и они оказываются равными exp(12f,Cf). Так как мера однозначно определяется своим преобразованием Фурье, то равенство (9.1.27) доказано.
(III) Интегрирование по частям
Формула гауссова интегрирования по частям
φ(f)AdφC=Cf,δ/δφAdφC==(δA/δφ(Cf))dφC=DCfAdφC

была доказана в § 6.3. Она вытекает также из соотношений (9.1.6), (9.1.7) и (9.1.20). Для обобщения этого равенства на случай негауссовых мер положим
V=Λ:P(φ):C1dx,dμ=dμΛ=eVdφC2/eVdφC2,B=AeV.

Интегрирование по частям (общий случай: §12.2 ):
φ(f)Adμ=C2f,δAδφAδVδφdμ.

Заметим, что если в (9.1.32) можно перейти к пределу при ΛRd, то формула (9.1.32) верна и для меры dμ в бесконечном объеме.
Инфинитезимальное изменение ковариации (гауссов случай: $9.2 ). Пусть C(t) есть гладкая операторнозначная функция от t. Тогда
ddtBdφC(t)=12ΔC˙BdφC(t),

где C=dC/dt, а ΔC определено в (9.1.10).
Инфинитезимальное изменение ковариации (общий случай: $9.2, 12.2). Пусть C1(t),C2(t)-гладкие операторнозначные функции от t. Тогда
ddtAeVdφC2(t)=12{ΔC˙2A+AΔC˙2C˙1V++AC˙2δVδφ,δVδφC˙2δVδφ,δAδφ}eVdφC2(t).

Из (9.1.34) вытекает формула для ( d/dt)Adμ, где dμ есть мера (9.1.30) или соответствующая мера в бесконечном объеме, если в (9.1.34) возможен предельный переход к бесконечному объему. Обусловленность. Положим в (9.1.31,34)A=I,C1=C2=C(t) :
ddteVdφC(t)=12C˙δVδφ,δVδφeVdφC(t).

Это равенство чаще всего используется, когда C˙0 или C˙0, как, например, в случае C=tC1+(1t)C2,C˙=C1C2 и C1C2 или C2C1.
Трансляция. Для случая взаимодействия в конечном объеме формула (9.1.27) принимает вид eV(Φ)dφC2=eW(ψ)dψC2, где
W(ψ)=Λ:P(ψ+g):o1dx+C21g,ψ+12g,C21g.
Доказательство формуль (9.1.32). Если вместо A подставить B в (9.1.28), то (9,1.32) сводитея к (9.1,28). Таким образом, достаточно проверить для производной δB/δφ правило дифференцирования сложной функцин. Введя ультрафиолетовое обрезание и используя предложение 8.7.2, можно аппроксимировать V последовательностью полиномов Q(l) вида (8.7.2). Для B(l)=AeQ(l) правило дифференцирования сложной функции и формула нитегрирования по частям верны, так как Q(l)-.- цилиндрические функцноналы (зависяцие от значений функции только в конечном числе переменных точек) и функцнональные производные функции eQ(l) превращаются в обычные производные. Следовательно, равенство справедливо для B(t). Кроме того, по предложению 8.7 .3 обе части равенства сходятся при l.
(IV) Предель мер

Пусть Cn — последовательность операторов ковариации. Если CnC в смысле слабой сходимости билинейных форм на F×P, то из (9.1.16), (9.1.17) вытекает сходимость гауссовых мер dφcndφC в смысле сходимости характеристических функций и моментов. Пусть PP есть конечномерное подпространство. Цилиндрическая функция f, определяемая с помощью W, есть функция вида
f(φ)=F(φ,w1,,φ,wn),

где w1,,wnW. Интеграл fdφC можно записать как конечномерный гауссов интеграл с гауссовым показателем Cw1/2, где Cw — ограничение C на W×P. Из сходимости Cn к C вытекает сходимость Cnw к Cw и Cnw1 к Cw1 (в предположении невырожденности C ). В случае же вырождения C гауссова мера будет содержать δ-функцию. Из этих соображений вытекает, что для непрерывної ограниченной цилиндрической функции f
f(φ)dφCnf(φ)dφC.

В ряде ситуаций бывает нужно обобщить эту сходимость на случай P(φ)2-меры (9.1.30).
Снятие решеточного обрезания ( §9.5,9.6 ). Пусть CC и Cδ — peшеточная аппроксимация C с шагом решетки δ. Тогда CδC в смысле слабой сходимости операторов в L2 и соответствующие решеточные меры dμc8 сходятся к мере dμc в смысле сходимости характеристических функций.
Предел Дирихле (§ 7.8). Пусть CC,Λ — прямоугольник и χΛ — характеристическая функция множества Λ (дополнение к Λ ). Положим Cλ=(C1+λχΛ)1. Тогда существует предел limnCλ=C и Cf=0, если supp fΛ. Предположим, кроме того, что C1=Δr+m2I, где Δr есть лапласиан Дирихле с нулевыми граничными условиями на ΓΛ. Тогда оператор C1= =Δг Λ+m2I в пространстве L2(Λ) есть лапласиан Дирихле с нулевыми граничными условиями и на Γ, как C1, и дополнительно на Λ.
Предел Неймана. Пусть
f,Cλ1f=f,C1f+λΛ|ablaf(x)|2dx.

Тогда существует предел limλCλ=C, и оператор C соответствует (по крайней мере формально) граничным условиям Неймана на Λ. В дальнейшем мы не будем использовать этот предельный переход.

1
Оглавление
email@scask.ru