為什麼 d 1 維經典模型對應於 d 維的量子模型?

時間 2021-05-07 19:56:44

1樓:liyouxi

這是典型的物理研究者的思維,其實只找到了幾個特例,並且對應也不都是完美的,缺乏普遍性。然後,總結這句話,讓人誤以為是很普遍的。其實,既然只是特例,那就能看懂幾個特例是幾個特例就行吧。

2樓:風雪凌塵

1.d維時空 的歐幾里得場論等價於d維空間 的經典統計力學

標量場的路徑積分的生成函式,在Minkowski空間中為

,其中進行乙個Wick轉動 得到Euclidean空間的生成函式 (1)

其中 ,

而經典統計力學的系綜的配分函式為

,其中E(p,q,)為系統總能量,比如對於N體有相互作用系統有

,對廣義動量積分之後得到

(2)比較一下(1)和(2)就可以看出如果指標i對應座標x, 廣義座標 對應場函式 ,則(2)式的形式和(1)完全對應,能量為V(因為動能部分積分積掉了)。同時,也可以看出在 下,

因此d維時空 的歐幾里得場論等價於d維空間 的經典統計力學。這裡說明一下,這種等價性,更多地體現在形式的一致性上。

2.D+1維時空歐幾里得場論在週期性邊界條件下等價於D維空間的量子統計力學

對於乙個量子力學系統而言,對相空間(q,p)的積分改為求跡,則對於哈密頓量為H的系統而言,有

" eeimg="1"/>(3)

則根據散射振幅的路徑積分表述 =\int Dq(t)e^^dtL(q,\dot)}" eeimg="1"/>,可以將時間T用 代替,令初態和末態均為 " eeimg="1"/>,對 " eeimg="1"/>求和

=\int Dqe^^(-id\tau)[\frac(\frac)^2-V(q)]}=\int _Dqe^^d\tau L(q)} " eeimg="1"/>,其中拉格朗日量正是用歐幾里得時間表示的哈密頓量。由於配分函式中是求跡,且初末態相同,所以配分泛函應該在週期性邊界條件 下對所有路徑進行積分。PBC是指periodic boundary condition。

那就可以看出。如果H是D維空間(即d=D+1維時空)的哈密頓量,則配分函式Z為

所以D+1維時空且 的歐幾里得場論等效於D維空間 的量子統計力學。

3. D維時空 的歐幾里得場論等價於高溫下D維空間的量子統計力學

這裡就是 @qfzklm 所提到的那種情況。

因為在上文中考慮了場的週期性邊界條件 ,所以進行Fourier變換的話,頻率離散化取分立值 , 。因此動量空間中的費曼積分對頻率 的積分轉變為對求和。當把動量空間中的費曼積分化成 後,這個積分可以被替換為 (4)

可以看到,在 時,由於費曼積分的形式是 , 因此在積分 中, 位於分母上。也就是說在T趨於無窮大時,主導項是n=0那一項。

根據以上分析,由於動量空間中的頻率部分(對應座標空間的時間部分)已經積分(即求和)掉了,因此(4)式表明本來是乙個d維時空的積分,積掉時間一維後,最後變成了乙個在D維空間的積分。

因此,D維時空 的歐幾里得場論等價於高溫下D維空間的量子統計力學。而D維時空的歐幾里得場論本身等價於D維空間的經典統計力學。因此這其實說明量子統計在高溫極限下退化為經典統計力學。

參考文獻:A.Zee 《Quantum theory in a nutshell》(《簡明量子場論》)第一版第五部分第二節,P261--264.

3樓:

題主是想說 AdS/CFT 對偶嗎?如果是的話,那是因為d+1維經典引力理論的邊界,是d維的SYM理論啊。用不太準確的描述來說的話,你可以把額外的那個維度z往邊界走的過程,模擬成,某乙個高維理論通過重整化流,流向fix point的過程。

4樓:qfzklm

簡單來說,你可以寫出乙個配分函式的對應。

將d維的量子系統的配分函式寫出來,這個配分函式在虛時間方向是乙個路徑積分,你可以沿著虛時間方向離散化來計算這個配分函式,而離散化後的配分函式正好就是d+1維的經典系統使用轉移矩陣方法寫出的配分函式,其中在+1維上的格點的數量,正好等於你之前離散化的份數。。

隨手找到乙個資料參考:http://

web.mit.edu/8.334/www/grades/projects/projects12/TimHsieh.pdf

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