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Estado, la dinámica y la interpretación en QFT

En las teorías físicas que están más lejos de nuestra experiencia cotidiana, parte de la dificultad, aparte de las matemáticas por sí mismo, radica en comprender el significado físico de la teoría.

En la mecánica cuántica, creo que solo me las arreglé para empezar a darle sentido a las cosas cuando me vio claramente los siguientes tres componentes, como separar los ingredientes:

  • Estado físico, como un resumen de los elementos de una determinada Hilbert (estado) de espacio, o tal vez una más concreta de la representación como un $L^2$ espacio de funciones. Este es el verdadero objetivo de la realidad física, sin que necesariamente la asignación de un a priori del significado físico a hacerlo, sin embargo.

  • Dinámica: estas son las leyes de la física, del tiempo de evolución y la interacción. Nos permiten hacer predicciones acerca de los estados. En este caso es la de Schrödinger o la de Heisenberg ecuación de movimiento que prescribe exactamente cómo un estado físico evoluciona en el tiempo. Aunque me gusta mucho la elegancia de la imagen de Heisenberg, yo creo que por la clara distinción de estado y la evolución de la imagen de Schrödinger puede ser más apropiado.

  • Interpretación: este es el paso en el que el significado se asigna a los estados físicos. A pesar de que tenemos a nuestro objetivo de los estados mentales y su comportamiento a lo largo del tiempo y a través de las interacciones de los dos anteriores puntos, todavía necesitamos una forma de vínculo con el mundo físico que vemos alrededor de nosotros. En la mecánica cuántica, este sería el Nacido de la regla, que a un determinado estado cuántico asociados probabilidades de los resultados de las mediciones.

En diferentes contextos puede ser útil para iniciar la mezcla de estos ingredientes en diferentes formas o abstraer de ellos, como en la imagen de Heisenberg, donde los dos primeros (la tercera) son en su mayoría entrelazadas, en la computación cuántica, donde la dinámica es esencialmente totalmente abstraído en el quantum de circuitos, mientras que la retención de estado y de interpretación/medición en un muy esencial, y en la ruta integral de formalismo que la mayor parte de abandonar el real estado físico y restringir clásica de los estados y de las probabilidades de transición, por lo tanto conservar sólo los dos últimos. Incluso entonces, yo creo que mentalmente tener acceso a estas tres distingue claramente de los ingredientes enumerados da un marco muy útil para caer de nuevo en caso de confusión.

En la teoría cuántica de campos que me gustaría tener un similar esquema mental, pero yo en realidad no gestionar hasta ahora. Para empezar, supongo que el estado físico sería un clásico (escalar, vectorial, spinor) de campo. Por lo general, trabajar con los campos de los operadores, pero supongo que realmente están en la imagen de Heisenberg, entonces, que en los tratamientos de QFT que he visto hasta ahora parece ser una manera mucho más fundamental útiles o necesarias manera de mirar las cosas que en la mecánica cuántica, donde es esencialmente una forma alternativa (matemáticamente) mirar algo que estaba bien definido ya.

A continuación, las pocas cosas que se pueden calcular (dispersión, caries) se realiza mediante la teoría de perturbaciones para evaluar parcialmente la Dyson serie. En este proceso, creo que el estado, la dinámica y la interpretación se entrelazan en un muy intrincado camino, que no me ayuda en la formación de la estructura mental, que me ayudara a pedido de mi comprensión.

Es allí cualquier manera de pensar sobre el estado, la dinámica y la interpretación de una manera similar a la mecánica cuántica? En particular, con un estado que es, esencialmente, un clásico de campo, y la dinámica que puede ser formulado independiente de las características observables o los resultados de las mediciones?

Si esta pregunta no tiene sentido, si usted me puede explicar ¿por que también sin duda ser muy esclarecedor.

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Kevin Zhou Puntos 1670

Es allí cualquier manera de pensar sobre el estado, la dinámica y la interpretación de una manera similar a la mecánica cuántica?

Sí. La respuesta a todas estas preguntas en la teoría cuántica de campos es exactamente el mismo que en la mecánica cuántica, porque la teoría cuántica de campos es simplemente un caso especial de la mecánica cuántica. En la imagen de Schrödinger, el estado del sistema está dada por un vector en un espacio de Hilbert, y el tiempo de evolución está dada por la ecuación de Schrödinger.

Más específicamente, un clásico de la partícula puede tener cualquier posición $x$, por lo que el estado es $$|\psi\rangle = \int dx \, \psi(x) |x \rangle.$$ Del mismo modo, un clásico de campo puede tener los valores de campo $\varphi(x)$, por lo que el estado es $$|\Psi \rangle = \int \mathcal{D} \varphi \, \Psi(\varphi) |\varphi(x) \rangle.$$ Este es el llamado de Schrödinger funcional de la imagen de QFT. Como se dijo, esto no es muy conveniente, de manera relativista QFT es sólo acerca de hecho siempre centrándose en la imagen de Heisenberg.

A continuación, las pocas cosas que se pueden calcular (dispersión, caries) se realiza mediante la teoría de perturbaciones para evaluar parcialmente la Dyson serie.

Por supuesto, hay un montón de maquinaria de aquí (LSZ reducción de la Mecha del teorema, la Gell-Mann Baja teorema de la sección transversal de las fórmulas), pero es sobre todo un arenque rojo. Nos preocupamos mucho por la $S$-elementos de la matriz debido a que es difícil para los aceleradores de partículas a medida que cualquier otra cosa. Pero en materia condensada la teoría de campo de uno a menudo está interesado en el cálculo de, digamos, el espectro del Hamiltoniano, o de la posición del espacio de funciones de correlación. Estos no requieren de la sección transversal de la maquinaria de arriba y son totalmente familiar a partir de la mecánica cuántica. No hay ninguna diferencia fundamental entre QM y QFT.

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