Интеграл вдоль траекторий
Интеграл вдоль траекторий - математический оператор, который используется в Фейнмановому формулировке квантовой механики.
Формальное определение интеграла вдоль траекторий дается формулой
,
где ,
- множество всех траекторий, соединяющих начальную точку
и конечную точку
, M - масса квантовой частицы,
- возведена постоянная Планка.
Постулатом Фейманового формулировки квантовой механики является то, что пропагатор задается интегралом вдоль траекторий:
,
где - Классическая действие.
1. Качественная интерпретация
В отличие от обычного интеграла, в котором суммируются значения функции на отрезке, в интеграле вдоль траекторий суммируются значения функции вдоль всех возможных кривых, соединяющих начальную и конечную точку. В рамках Фейнманового формулировки квантовой механики такой интеграл определяет амплитуду вероятности того, что квантовая частица переместится из начальной точки в конечную.
Если в классической механике реализуется и из траекторий, которой соответствует наименьшее значение действия, то в квантовой механике свой вклад в вероятность перехода частицы из одной точки в другую вносят все возможные кривые, соединяющие эти точки. Поскольку в квантовой механике определяется не вероятность перехода, а амплитуда вероятности, то вклады различных траекторий интерферируют.
2. Интеграл вдоль траекторий в фазовом пространстве
Квантовую механику можно выразить через интегралы вдоль траекторий, используя также канонические переменные - координату и импульс. Пропагатор частицы задается при таком подходе через соотношение:
,
где - функция Гамильтона.
Интегрирование проводится вдоль всех траекторий в фазовом пространстве с фиксированным значением координаты в начальной и конечной точках.
3. Статистическая механика
В квантовой статистической механике зележна от температуры матрица плотности удовлетворяет уравнению
,
где ,
- постоянная Больцмана.
Формальный решение этого уравнения
.
Статистическая сумма равна следа матрицы плотности
.
Вводя условный "время" , Где
- возведена постоянная Планка, и разбивая интервал [0, U] на мелкие интервалы, можно записать
,
рассматривая все возможные траектории, которыми система может переместиться из начального состояния при бесконечно высокой температуре в конечное состояние при температуре, определяется значением U.
4. История
Формулировка квантовой механики через интегралы вдоль траекторий разработал в 1948 году Ричард Фейнман.
![]() | Это незавершенная статья по физики. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее. |
Литература
- Вакарчук И.А. Квантовая механика. - 4-е издание, дополненное. - Л. : ЛНУ им. Ивана Франко, 2012. - 872 с.
- Юхновский И.Р. Основы квантовой механики. - К. : Лыбидь, 2002. - 392 с.
- Зи Э. Квантовая теория поля в двух словах. - Ижевск: РХД, 2009. - 632 с.
- Зинн-Жюстен Ж. континуальные интеграл в квантовой механике. - М. : Физматлит, 2010. - 360 с.
- Фейнман Р., Хибс А. Квантовая механика и интегралы по траектории. - М. : Мир, 1968. - 384 с.
- Simon B. Functional Integration AND Quantum Physics. - Academic Press, 1979.