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

Неравенство Шварца, используемое в симметричной ситуации, допускает обобщение на случай, когда мера dμ не симметрична относительно отражения θ, определяемого некоторой гиперплоскостью П. В несимметричном случае неравенство Шварца имеет вид
|b(A,B)| const b1(A,A)1/2b2(B,B)1/2,

где b1,b2 положительны при отражении θ и θ-инвариантны. Изложение в этом параграфе носит более технический характер по сравнению с симметричным случаем (§ 10.4). Заметим, однако, что доказанные нике оценки используются лишь для проверки регулярности полей P(φ)2, но не для доказательства их существования.

Пусть dμ есть мера вида (10.4.4) с классическими граничными условиями на Г. Определим вначале отвечающие ей θ-инвариантные меры dμ±. Мы предполагаем, что ΓΠeq и пересечение трансверсально, т. е. dim(ΓΠ)d2. Пусть Π±- два полупространства RdΠ. Положим
Γ+=(ΓΠ+)(θΓΠ),Γ=(ΓΠ)(θΓΠ+).

Легко видеть, что Γ+и Γθ-инвариантны. Пусть θB — граничные условия B, отраженные относительно П, и пусть
B+ граничные условия B на ΓΠ+и 
 граничные условия θB на θΓΠ
B граничные условия B на ΓΠи
граничные условия θB на θΓΠ+.
C+=CB+,C=CB.

По построению операторы C+и Cθ-инвариантны.
Рассматриваемые нами меры dμ характеризуются тремя объектами: взаимодействием V, объемом Λ и гауссовой ковариацией C. Положим V±=V(Λ±),Λ±=ΛΠ±и определим меры dμ±:
dμ+=dμ(V++θV+,Λ+θΛ+,CB+)==Z+1e(V++θV+)dφC+,dμ=dμ(V+θV,ΛθΛ,CB)==Z1e(V+θV)dφC+.

Гл. 10. Оценки, не зависящие от размерности
Здесь Z±- обычные нормирующие множители, выбранные так, чтобы dμ±=1. Так как V±,Λ±и C±, определяющие dμ±,θ-инвариантны, то
θdμ±=dμ±.

По теореме 10.4 .2 меры dμ±положительны при отражении θ. Если мера dμθ-инвариантна, то C=C+=C,dμ=dμ+=dμи Z= =Z+=Z.

В симметричном случае, т. е. когда мера dμθ-инвариантна, неравенство Шварца можно записать в виде
|A,Bμ|2θA,HμθB,Bμ,AE,BE+.

Обобщением неравенства (10.6.7) является неравенство
|A,Bμ|2Z+ZZ2det(C2C+C)1/2θA,AμθB,Bμ+.

Заметим, что билинейная форма A,Bμ может не быть положительно определенной.
Предложение 10.6.1. Если неравенство (10.6.8) справедливо в гауссовом случае, то оно выполняется и для меры dμ.
Доказательство. Множитель Z+ZZ2 можно устранить, если вместо мер dμ,dμ+ и dμрассмотреть ненормированные меры dμ~=Zdμ,dμ~±=Z±dμ±. Кроме того, множитель eV=eV+eV — можно включить в A и B. После этого неравенство (10.6.8) сводится к следующему неравенству, которое отвечает гауссову случаю:
|A,BdφC|2det(C2C+C)1/2θA,AdΦCθB,BdφC+.

Доказательство неравенства в гауссовом случае проводится по аналогичному образцу: задача сводится к рассмотрению гауссовой меры с θ-инвариантной ковариацией C0, т. е. к случаю теоремы 10.4.2. Мы приведем вначале формальные соображения, а позже обсудим детали в некоторых частных случаях, а именно при доказательстве теоремы 10.6.2 и следствия 10.6.3. Эти частные случаи понадобятся нам в гл. 12.

Неравенство (10.6.9) легче понять, если переписать определитель в виде отношения статистических сумм:
det(C2C+C)1/2=ZC+ZC/ZCC2.

При этом удобно представлять себе множитель ZC+/ZCC как нормировку гауссовой меры dφC+по отношению к мере dφc. Однако обе эти меры вероятностные, поэтому последнему утверждению необходимо придать более точный смысл. Для этого представим меры dφс и dφC±как возмущения некоторой гауссовой меры dφC0. Определим интегральные операторы v и v±, полагая
v=C1C01,v+=C+1C01,v=C1C01.

Эти операторы имеют ядра v(x,y),v±(x,y). Определим также VC формулой
VC=12φ(x)v(x,y)φ(y)dxdy

и аналогично определим VC±. Используя (9.3.8), можно формально выразить dφC через dφc0 :
dφC=ZC1eVCdφC0,ZC=eVCdφC0.

Подставив v±вместо v, получим аналогичные представления для dφC±. По формуле (9.3.7) для гауссовых функциональных интегралов ZC=det(I+C01/2vC01/2)1/2. Поэтому отношение ZC+/ZC= =det(C1C+)1/2 не зависит от C0. Таким же способом можно получить формулу (10.6.10). В этих вычислениях можно было бы взять в качестве C0 оператор C. Тогда ZC=1. Однако удобнее выбрать оператор C0 положительным при отражении θ. Tогда неравенство (10.6.9) будет следовать из положительности меры dφC0 при отражении θ (теорема 10.4.2). Для доказательства (10.6.9) воспользуемся неравенством Шварца относительно скалярного произведения, порожденного мерой dφC6. А именно, пусть AE,BE+. Тогда
|A,BdφC0|2θA,AdφCθB,BdφC0

Перепишем (10.6.15) в виде
|A,BdφC|2=ZC2|ABeVCdφC1|2ZC2(θA)Aexp(VC)dφC0(θB)Bexp(VC+)dφC0==ZC+ZCZC2θA,AdφCθB,BdφC+==det(C2C+C)1/2θA,AdφCθB,BdφC+.

Таким образом, требуемое неравенство получено. При этом мы воспользовались разложением v=v1+v2, где v1 и v2 локализованы в П_ и Π+соответственно и определены соотношениями v=v1+θv1θ1,v+=v2+θv2θ1.

Строгое обоснование приведенных выше формальных рассуждений затруднено тем, что гауссовы меры dφCB с различными граничными условиями B взаимно сингулярны. Поэтому операторы v,v±также сингулярны, а статистические суммы ZC+,ZC, ZC не существуют. Для преодоления этих трудностей можно ре-

Гл. 10. Оценки, не зависяцие от разиерности
гуляризовать величины (10.6.11-12) п перейти к пределу в (10.6.16). При этом статистические суммы ZC,ZC+,ZCрасходятся, однако их отношение, равное det(C2C+C)1/2, сходится, и средние dφC,dφC±корректно определены.

Неравенством (10.6.8) можно реально воспользоваться только после того, как будут получены оценки Z+Z/Z2 и det(C2C+C)1/2

Рис. 10.4. (а) Функция V, определяющая меру dμ, имеет носитель в Λ= =Λ+Λ, где ΠΛ+Λ. Сплошные линии изображают Γ, состоящее из Λ и прямых, продолжающих две стороны Λ. Пунктирная линия изображает плоскость Π (в качестве Π выбирается плоскость t=0 ). (b, с) Второй и третий рисунки отвечают мерам dμ,dμ+, определяемым ковариациониыми операторами CB± с граничными условиями Дирихле на сплошных линиях Γ±.

в зависимости от объема Λ. В этом параграфе мы исследуем отношение функциональных определителей det(C2C+C)1/2, а оценку отношения Z+Z/Z2 отложим до §12.4. Для простоты мы ограничимся рассмотрением частного случая, когда на ΓΛ заданы граничные условия Дирихле.

Ниже мы рассматриваем случай d=2 и предполагаем, что Λ есть прямоугольник L×T, ориентированный вдоль осей (x,t) (рис. 10.4). Пусть Π — гиперплоскость t=0. Предположим, что II делит Λ на два прямоугольника ΛΛ+=Λ размера L×T и L×T+соответственно. Тогда T=T+T+. Пусть ось x выбрана
так, что прямые x=0,x=L проходят через Λ. Положим
Γ0={(x,t):x=0 или x=L},Γ=ΛΓ0,C0=(ΔΓ0+m2)1,CB=(ΔΓ+m2)1.

Теорема 10.6.2. При указанных выше условиях на B справедливо неравенство (10.68)1). Пусть Γ и CB такие же, как выше, и кроме того, m1TT+, где m — масса в CB. Тогда
1det(C2C+C)1/2 const econst L/T

и константы не зависят от L,T±.
Доказательство. Оценка снизу следует из (10.6.9) при A=B=1. Для доказательства неравенства (10.6.9) и оценки сверху вычислим отношение определителей. Пусть H0 обозначает гамильтониан в гильбертовом пространстве H0, отвечающий мере dφC0. В гл. 6 указан канонический способ построения гамильтониана H0, использующий θ-отражения относительно гиперплоскости Π(t=0). Так как мера dφC0 гауссова, то H0 является пространством Фока и Hc есть гамильтониан свободного поля в H0. Таким образом, H0 есть симметрическая тензорная алгебра над одночастичным пространством
L2([0,L],dx)L2((,0],dx)L2([L,),dx).

Следовательно, H0 — тензорное произведение пространств Фока, отвечающих этим трем подпространствам. В определитель вносит вклад только первое из них. Поскольку eitH0 сохраняет структуру тензорного произведения, можно ограничиться рассмотрением множителя H0([0,L]), являющегося симметрической тензорной алгеброй над L2([0,L],dx). Обозначим h0 ограничение H0 на это одночастичное пространство. Собственные числа оператора h0 равны (k2+m2)1/2=μ(k), где k(π/L)Z, а соответствующие собственные функции имеют вид sinkx.

В шредингеровом представлении H0 можно записать в виде бесконечного тензорного произведения
H0=k(π/L)ZL2(R,dvk(qk))=k(π/L)ZG0(k).

Здесь dvk(qk)=(μ(k)/π)1/2exp(qk2μ(k))dqk, а H0(k) есть пространство состояний гармонического осциллятора с коюрдинатой qk (см. $1.5,6.2 и 6.4). Оператор etH0 также факторизуется: etH0=ketH0(k). Здесь H0(k) есть гамильтониан k-го гармонического осциллятора, и ядро оператора etH0(k) определяется по формуле Мелера (1.5.26):
etH0(k)(qk,qk)pt(k)(qk,qk)=π1/2(1e2μ(k)t)1/2××exp{(qk2qk2)μ(k)2μ(k)(eμ(k)tqkqk)21e2μ(k)t}.
1) Не следует путать B в неравенстве (10.6.8) и B — граничные условия в данной формулировке. — Прим. перев.

Гл. 10. Оценки, не заоисяцие от размерности
Для состояния ψ, разложенного в произведение ψ=kfk(qk), выполнено равенство
ψ,etHiψH0=kfk,etH(k)fkH0(k).

С целью сделать изложение более прозрачным мы проводим вначале формальные вычисления, а их математическое обоснование рассматривается только в конце доказательства. Используя формулу Фейнмана — Қаца в пространстве C0, получаем
ZC=eVCdφC1=ψ,eTH0ψHθ1.

Здесь VC=V1+V2, где VC=ΔC0ΔC-локальное выражение с носителем на Γ{x=0,L}Γ1Γ2,Γ1,Γ2 определяются из условий Γ1Π+=Γ1,Γ2Π= =Γ2, а V1,V2 совпадают с Vc в L2(l±). Тогда ψ есть состояние eV1 в гильбертовом пространстве H0, отвечающем моменту времени t=T+, или состояние eV в пространстве, отвечающем t=T. Как мы увидим ниже, ψ есть произведение состояний по различным модам, пропорциональных δ-функции по каждой моде, ψ=kcδ(q(k) ). (Состоянию ψ соответствуют граничные условия Дирихле по каждой моде.) Таким образом, в отношении ZC+ZC/ZC2 нормирующие множители (kc) сокращаются:
ZC+ZCZC2=ψ,e2T+H0ψψ,e2TH0ψψ,eTHnψ2==k,k+kδ,exp(2T+H0(k+))δδ,exp(2TH0(k))δδ,exp(TH0(k))δ2==det(C2C+C)1/2.

В этом произведении импульсы k,k±пробегают одну и ту же решетку:
k,k+,k(π/L)Z.

При помощи (10.6.19) можно представить (10.6.22) в виде
det(C2C+C)1/2=k,k±1e2μ(k)T(1e4μ(k+)T+)1/2(1e4μ(k)T)1/2.

Для фиксированных T+,T,L каждое из произведений по k,k+и kсходится, так как при αt>0 любое выражение вида eαμ(k)t сходится к нулю экспоненциально.

Поскольку числитель в (10.6.24) меньше 1 и по условиям теоремы TT+, имеем оценку
det(C2C+C)1/2k(1e4μ(k)T)1==expkln(1e4μ(k)T)1.

Ковариация CBCm имеет массу не меньше m, поэтому mμ(k). Следовательно, 4<4μ(k)T, так как по условиям m1T. Таким образом, показатель 4μ(k)Tв (10.6.25) отделен от нуля, а экспонента
e4μ(k)Te4mTe4<1

отделена от 1. Воспользовавшись неравенством ln(1ε)1 const ε, где 0εε0<1 и константа зависит от ε0, получаем
det(C2C+C)1/2exp( const ke4μ(k)T)const expO(L/T).

Для обоснования этих формальных рассуждений вернемся к формуле (10.6.21). Найдем теперь регуляризованное ZC, подставив вместо eV1,2 сглаженио произведенне волновых функций ψ=k1x1cδx2(q(k)). Заметим, что для доказательства неравенства (10.6.9) достаточно выбирать величины A,B из каких-нибудь плотных подпространств в пространствах E±. Пусть A,B — непрерывные ограниченные функции от конечного числа ортогональных мод, зависящие от конечного числа момснтов времени (цилиндрические функции). Цля таких A,B сходнмость гауссова интеграла при x1 следует из сходимости характернстического функционала и, следовательно, из слабой сходимости ковариационных операторов как L2-операторов. Так как ортогональные моды диагонализуют ковариационный оператор, слабая сходимость при увеличении чнсла мод очсвидна. Следовательно, достаточно рассмотреть фиксированное конечное значение χ1.

Применяя неравенство Шварца последовательно в каждом множителе H0k, мы видим, что неравенство (10.6.9) достаточно доказать для отдельного мноки. теля. Поэтому достаточно рассмотреть одну моду, т. е. обычную меру Винера на траекториях в R. В $7.8 было показано, что локальное бесконечное возмущение массы в ковариационном операторе порождает граннчные условия Дирихле. Этот вывод применим к каждой ортогональной моде, т.е. к ковариационным операторам, являющимся фушкциями только от t. Такие ковариации Дирихле C(k) определяот гауссову меру в пространстве траекторий k-го осциллятора, причем масса осциллятора зависит от t. Р ассмотрим аппроксимирующие операторы C(k,x2), где ϰ2 характеризует массу, зависящую от t. При ϰ2 масса становится бесконечной в точках, где локализованы граничные условия Дирихле (например, в точках t=±T ), и C(k,x1) сходится к ковариации Дирихле.

Из результатов §9.3 вытекает, что возмущение массы в ковариации C(k,x2 можно представить с помощью экспоненциального множителя Фсйнмана — Қаца в гауссовой мере, определяемой оператором C(k,x2). Показатель экспоненты зависит от времени и имеет вид V(qk,t)=0 или x2qk2, причем выбор между этими двумя значениями делается в зависимости от t. Таким способом мы получаем явную последовательность размазанных δ-функций δϰ2 в H0(k), каждая из них определяет гауссову меру и ковариации этих мер сходятся к ковариации Дирихле C(k), отвечающей k-му осциллятору.

Из оценок, с помощью которых доказывается непрерывность по Гёльдеру типичной винеровской траектории, следует, что δϰ2δ при x2. Следовательно, полагая в формуле (10.6.19) q=q=0, представим выражение (10.6.22) в виде (10.6.24).

В случае, когда A и B — ограниченные непрерывные цилиндрические функции, сходимость интегралов в (10.6.9) следует из сходимости ковариаций при x2.

В качестве следствия доказанной теоремы сформулируем оценку для случая меры с граничными условиями Дирихле на Λ (но
Гл. 11. Поля без обрезания
не на бесконечных прямых x=0,L, как было выше). Мы будем считать, что A,B локализованы в Λ,Λ+.
Следствие 10.6.3. Пусть Λ есть прямоугольник L×T, как и в предыдущей теореме. Пусть CB=CΛ есть ковариационный операE(Λ),BE(Λ+). Тогдa
A,Bμ∣⩽ const Z+ZZ2θA,AμθB,Bμ+exp(LT++LT),

где конотанта не зависит от L,T±1.
Доказательство. Так как A,B,V локализованы в Λ (т. е. являются элементами E(Λ) ), а мера dφCΛ факторизуется в E(Λ)E(R2Λ), то A,Bμ=A,B)μ, где мера μ~ получается заменой CΛ на ковариационный оператор C, рассмотренный в теореме 10.6.2. Аналогично, при вычислении средних на пространствах E(Λ±θΛ±)можио заменить μ±на μ~±. Далее применяем доказанную теорему, используя меры μ~.μ~±.

1
Оглавление
email@scask.ru