Пред.
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 Неравенство Шварца, используемое в симметричной ситуации, допускает обобщение на случай, когда мера $d \mu$ не симметрична относительно отражения $\theta$, определяемого некоторой гиперплоскостью П. В несимметричном случае неравенство Шварца имеет вид где $b_{1}, b_{2}$ положительны при отражении $\theta$ и $\theta$-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 $P(\varphi)_{2}$, но не для доказательства их существования. Пусть $d \mu$ есть мера вида (10.4.4) с классическими граничными условиями на Г. Определим вначале отвечающие ей $\theta$-инвариантные меры $d \mu_{ \pm}$. Мы предполагаем, что $\Gamma \cap \Pi Легко видеть, что $\Gamma_{+}$и $\Gamma_{-} \theta$-инвариантны. Пусть $\theta B$ – граничные условия $B$, отраженные относительно П, и пусть По построению операторы $C_{+}$и $C_{-} \theta$-инвариантны. Гл. 10. Оценки, не зависящие от размерности По теореме 10.4 .2 меры $d \mu_{ \pm}$положительны при отражении $\theta$. Если мера $d \mu \theta$-инвариантна, то $C=C_{+}=C_{-}, d \mu=d \mu_{+}=d \mu_{-}$и $Z=$ $=Z_{+}=Z_{\text {. }}$. В симметричном случае, т. е. когда мера $d \mu \theta$-инвариантна, неравенство Шварца можно записать в виде Обобщением неравенства (10.6.7) является неравенство Заметим, что билинейная форма $\langle A, B\rangle_{\mu}$ может не быть положительно определенной. Доказательство неравенства в гауссовом случае проводится по аналогичному образцу: задача сводится к рассмотрению гауссовой меры с $\theta$-инвариантной ковариацией $C_{0}$, 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: При этом удобно представлять себе множитель $Z_{C_{+}} / Z_{C_{C}}$ как нормировку гауссовой меры $d \varphi_{C_{+}}$по отношению к мере $d \varphi_{c}$. Однако обе эти меры вероятностные, поэтому последнему утверждению необходимо придать более точный смысл. Для этого представим меры $d \varphi_{с}$ и $d \varphi_{C_{ \pm}}$как возмущения некоторой гауссовой меры $d \varphi_{C_{0}}$. Определим интегральные операторы $v$ и $v_{ \pm}$, полагая Эти операторы имеют ядра $v^{\prime}(x, y), v_{ \pm}(x, y)$. Определим также $V_{C}$ формулой и аналогично определим $V_{C_{ \pm}}$. Используя (9.3.8), можно формально выразить $d \varphi_{C}$ через $d \varphi_{c_{0}}$ : Подставив $v_{ \pm}$вместо $v$, получим аналогичные представления для $d \varphi_{C_{ \pm}}$. По формуле (9.3.7) для гауссовых функциональных интегралов $Z_{C}=\operatorname{det}\left(I+C_{0}^{1 / 2} v C_{0}^{1 / 2}\right)^{-1 / 2}$. Поэтому отношение $Z_{C_{+}} / Z_{C}=$ $=\operatorname{det}\left(C^{-1} C_{+}\right)^{1 / 2}$ не зависит от $C_{0}$. Таким же способом можно получить формулу (10.6.10). В этих вычислениях можно было бы взять в качестве $C_{0}$ оператор $C$. Тогда $Z_{C}=1$. Однако удобнее выбрать оператор $C_{0}$ положительным при отражении $\theta$. Tогда неравенство (10.6.9) будет следовать из положительности меры $d \varphi_{C_{0}}$ при отражении $\theta$ (теорема 10.4.2). Для доказательства (10.6.9) воспользуемся неравенством Шварца относительно скалярного произведения, порожденного мерой $d \varphi_{C_{6}}$. А именно, пусть $A \in \mathscr{E}_{-}, B \in \mathscr{E}_{+}$. Тогда Перепишем (10.6.15) в виде Таким образом, требуемое неравенство получено. При этом мы воспользовались разложением $v=v_{1}+v_{2}$, где $v_{1}$ и $v_{2}$ локализованы в П_ и $\Pi_{+}$соответственно и определены соотношениями $v_{-}=v_{1}+\theta v_{1} \theta^{-1}, v_{+}=v_{2}+\theta v_{2} \theta^{-1}$. Строгое обоснование приведенных выше формальных рассуждений затруднено тем, что гауссовы меры $d \varphi_{C_{B}}$ с различными граничными условиями $B$ взаимно сингулярны. Поэтому операторы $v, v_{ \pm}$также сингулярны, а статистические суммы $Z_{C_{+}}, Z_{C_{-}}$, $Z_{C}$ не существуют. Для преодоления этих трудностей можно ре- Гл. 10. Оценки, не зависяцие от разиерности Неравенством (10.6.8) можно реально воспользоваться только после того, как будут получены оценки $Z_{+} Z_{-} / Z^{2}$ и $\operatorname{det}\left(C^{-2} C_{+} C_{-}\right)^{1 / 2}$ Рис. 10.4. (а) Функция $V$, определяющая меру $d \mu$, имеет носитель в $\Lambda=$ $=\Lambda_{+} \cup \Lambda_{-}$, где $\Pi \subset \Lambda_{+} \cap \Lambda_{-}$. Сплошные линии изображают $\Gamma$, состоящее из $\partial \Lambda$ и прямых, продолжающих две стороны $\partial \Lambda$. Пунктирная линия изображает плоскость $\Pi$ (в качестве $\Pi$ выбирается плоскость $t=0$ ). (b, с) Второй и третий рисунки отвечают мерам $d \mu_{-}, d \mu_{+}$, определяемым ковариациониыми операторами $C_{B \pm}$ с граничными условиями Дирихле на сплошных линиях $\Gamma_{ \pm}$. в зависимости от объема $\Lambda$. В этом параграфе мы исследуем отношение функциональных определителей $\operatorname{det}\left(C^{-2} C_{+} C_{-}\right)^{1 / 2}$, а оценку отношения $Z_{+} Z_{-} / Z^{2}$ отложим до $\S 12.4$. Для простоты мы ограничимся рассмотрением частного случая, когда на $\Gamma \supseteq \partial \Lambda$ заданы граничные условия Дирихле. Ниже мы рассматриваем случай $d=2$ и предполагаем, что $\Lambda$ есть прямоугольник $L \times T$, ориентированный вдоль осей $(x, t)$ (рис. 10.4). Пусть $\Pi$ – гиперплоскость $t=0$. Предположим, что II делит $\Lambda$ на два прямоугольника $\Lambda_{-} \cup \Lambda_{+}=\Lambda$ размера $L \times T_{-}$ и $L \times T_{+}$соответственно. Тогда $T=T_{-}+T_{+}$. Пусть ось $x$ выбрана Теорема 10.6.2. При указанных выше условиях на $B$ справедливо неравенство $\left.(10.6 \cdot 8)^{1}\right)$. Пусть $\Gamma$ и $C_{B}$ такие же, как выше, и кроме того, $m^{-1} \leqslant T_{-} \leqslant T_{+}$, где $m$ – масса в $C_{B}$. Тогда и константы не зависят от $L, T_{ \pm}$. Следовательно, $\mathscr{H}_{0}$ – тензорное произведение пространств Фока, отвечающих этим трем подпространствам. В определитель вносит вклад только первое из них. Поскольку $e^{-i t H_{0}}$ сохраняет структуру тензорного произведения, можно ограничиться рассмотрением множителя $\mathscr{H}_{0}([0, L])$, являющегося симметрической тензорной алгеброй над $L_{2}([0, L], d x)$. Обозначим $h_{0}$ ограничение $H_{0}$ на это одночастичное пространство. Собственные числа оператора $h_{0}$ равны $\left(k^{2}+m^{2}\right)^{1 / 2}=\mu(k)$, где $k \Subset(\pi / L) Z$, а соответствующие собственные функции имеют вид $\sin k x$. В шредингеровом представлении $\mathscr{H}_{0}$ можно записать в виде бесконечного тензорного произведения Здесь $d v_{k}\left(q_{k}\right)=(\mu(k) / \pi)^{1 / 2} \exp \left(-q_{k}^{2} \mu(k)\right) d q_{k}$, а $\mathscr{H}_{0}^{(k)}$ есть пространство состояний гармонического осциллятора с коюрдинатой $q_{k}$ (см. $\$ 1.5,6.2$ и 6.4). Оператор $e^{-t H^{0}}$ также факторизуется: $e^{-t H_{0}}=\prod_{k} e^{-t H_{0}^{(k)}}$. Здесь $H_{0}^{(k)}$ есть гамильтониан $k$-го гармонического осциллятора, и ядро оператора $e^{-t H_{0}^{(k)}}$ определяется по формуле Мелера (1.5.26): Гл. 10. Оценки, не заоисяцие от размерности 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 $\mathscr{\mathscr { C }}_{0}$, получаем Здесь $V_{C}=V_{1}+V_{2}$, где $V_{C}=\Delta_{C_{0}}-\Delta_{C}$-локальное выражение с носителем на $\Gamma \cup\{x=0, L\} \equiv \Gamma_{1} \cup \Gamma_{2}, \Gamma_{1}, \Gamma_{2}$ определяются из условий $\Gamma_{1} \cap \Pi_{+}=\Gamma_{1}, \Gamma_{2} \cap \Pi_{-}=$ $=\Gamma_{2}$, а $V_{1}, V_{2}$ совпадают с $V_{c}$ в $L_{2}\left(l_{ \pm}\right)$. Тогда $\psi$ есть состояние $e^{-V_{1}}$ в гильбертовом пространстве $\mathscr{H}_{0}$, отвечающем моменту времени $t=T_{+}$, или состояние $e-V$ в пространстве, отвечающем $t=-T$. Как мы увидим ниже, $\psi$ есть произведение состояний по различным модам, пропорциональных $\delta$-функции по каждой моде, $\psi=\prod_{k} c \delta(q(k)$ ). (Состоянию $\psi$ соответствуют граничные условия Дирихле по каждой моде.) Таким образом, в отношении $Z_{C_{+}} Z_{C_{-}} / Z_{C}^{2}$ нормирующие множители $\left(\prod_{k} c\right)$ сокращаются: В этом произведении импульсы $k, k_{ \pm}$пробегают одну и ту же решетку: При помощи (10.6.19) можно представить (10.6.22) в виде Для фиксированных $T_{+}, T_{-}, L$ каждое из произведений по $k, k_{+}$и $k_{-}$сходится, так как при $\alpha t>0$ любое выражение вида $e^{-\alpha \mu(k) t}$ сходится к нулю экспоненциально. Поскольку числитель в (10.6.24) меньше 1 и по условиям теоремы $T_{-} \leqslant T_{+}$, имеем оценку Ковариация $C_{B} \in \mathscr{C}_{m}$ имеет массу не меньше $m$, поэтому $m \leqslant \mu(k)$. Следовательно, $4<4 \mu(k) T_{-}$, так как по условиям $m^{-1} \leqslant T_{-}$. Таким образом, показатель $4 \mu(k) T_{-}$в (10.6.25) отделен от нуля, а экспонента отделена от 1. Воспользовавшись неравенством $\ln (1-\varepsilon)^{-1} \leqslant$ const $\varepsilon$, где $0 \leqslant \varepsilon \leqslant \varepsilon_{0}<1$ и константа зависит от $\varepsilon_{0}$, получаем Для обоснования этих формальных рассуждений вернемся к формуле (10.6.21). Найдем теперь регуляризованное $Z_{C}$, подставив вместо $e^{-V_{1,2}}$ сглаженио произведенне волновых функций $\psi^{\text {x }}=\prod_{k}{ }_{1 \leqslant x_{1}} c \delta_{x_{2}}(q(k))$. Заметим, что для доказательства неравенства (10.6.9) достаточно выбирать величины $A, B$ из каких-нибудь плотных подпространств в пространствах $\mathscr{E}_{ \pm}$. 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 $x_{1} \rightarrow \infty$ следует из сходимости характернстического функционала и, следовательно, из слабой сходимости ковариационных операторов как $L_{2}$-операторов. Так как ортогональные моды диагонализуют ковариационный оператор, слабая сходимость при увеличении чнсла мод очсвидна. Следовательно, достаточно рассмотреть фиксированное конечное значение $\chi_{1}$. Применяя неравенство Шварца последовательно в каждом множителе $\mathscr{H}_{0}^{k}$, 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 $C^{\left(k, x_{2}\right)}$, где $\varkappa_{2}$ характеризует массу, зависящую от $t$. При $\varkappa_{2} \rightarrow \infty$ масса становится бесконечной в точках, где локализованы граничные условия Дирихле (например, в точках $t= \pm T$ ), и $C^{\left(k, x_{1}\right)}$ сходится к ковариации Дирихле. Из результатов $\S 9.3$ вытекает, что возмущение массы в ковариации $C^{\left(k, x_{2}\right.}$ можно представить с помощью экспоненциального множителя Фсйнмана – Қаца в гауссовой мере, определяемой оператором $C^{\left(k, x_{2}\right)}$. Показатель экспоненты зависит от времени и имеет вид $V\left(q_{k}, t\right)=0$ или $x_{2} q_{k}^{2}$, причем выбор между этими двумя значениями делается в зависимости от $t$. Таким способом мы получаем явную последовательность размазанных $\delta$-функций $\delta_{\varkappa_{2}}$ в $\mathscr{H}_{0}^{(k)}$, 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 $\delta_{\varkappa_{2}} \rightarrow \delta$ при $x_{2} \rightarrow \infty$. Следовательно, полагая в формуле (10.6.19) $q=q^{\prime}=0$, 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 $x_{2} \rightarrow \infty$. В качестве следствия доказанной теоремы сформулируем оценку для случая меры с граничными условиями Дирихле на $\partial \Lambda$ (но где конотанта не зависит от $L, T_{ \pm} \geqslant 1$.
|
1 |
Оглавление
|