如何理解路徑積分(path integral)?

時間 2021-05-14 16:06:37

1樓:陳驁

常見的量子化方法一般是從乙個依賴於直覺的薛丁格方程/對易關係出發,數學上處理起來比較簡單,但是一開始的假設會讓人覺得有些迷茫。與之相反,路徑積分數學上很複雜,但是核心思想很簡單,一開始的假設看起來也貌似更有道理一些。

根據最小作用量原理,經典力學中粒子會「自動地」沿著作用量極小的路徑運動。在路徑積分量子化中,假設粒子會沿著所有可能的路徑運動,

其中S是某一路徑對應的作用量。這是乙個帶相位的線性疊加,選擇 作為相位因子可以使得 時只留下經典路徑回到經典的情況。

經典情況下,只有一條路徑,可觀測量有確定的值。但是在路徑積分中,每個不同的路徑對應不同的值,因此可觀測量不再是乙個數,但是可以將其定義拓展為算符(以動量和能量為例)

對於每一條路徑,都有 ,因此

然後就可以把之前動量和能量的算符式子改寫成

也就是 , 。這樣就有了對易關係 以及演化方程。另外,H的作用還可以寫為

等式的左右兩邊其實就是薛丁格方程

大概寫了一下,不是很嚴謹,要把物理影象講清晰要多打好多字,大家將就看吧。

2樓:zjm

中中國人講不打不相識,要以識乙個人或系統最好的辦法就是去和它相互作用,給系統乙個點源激厲,可以得到全頻段的反饋,從而可以通過反饋反推系統的特徵。

在路經積分中我們在系統某處某時刻放入乙個粒子,相當於激厲,然後積分給出另一時刻另一位置找到它的概率,我通過展開看到原粒子經歷了哪些二體,相互作用之和就可以反推了系統本身特徵

3樓:數學渣子

昨天看了一下費曼寫的路徑積分。發現路徑積分的提出,需要相對論的時空等效、統計力學的各態遍歷假設和麥克斯韋分布、分析力學的廣義座標和拉格朗日量。在利用路徑積分解決問題的時候,最小作用量原理才用得到。

拋磚引玉。

4樓:

說乙個不那麼科學的理解方式,其實不僅僅是波函式,一大類隨機微分方程也可以寫成路徑積分的形式了,其實就是概率波傳播的時候,符合馬爾科夫過程,轉移概率通常是 exp 的核形式,導致最終轉移概率連乘就是路徑疊加。

我舉乙個例子,比如過阻尼的運動方程,或者隨機梯度下降吧:

其中 為白雜訊,滿足 =\delta(t-t')" eeimg="1"/>

離散化:

已知:結合離散化運動關係,故此得到轉移概率為:

利用傅利葉變換:

化簡轉移概率得到:

積掉雜訊,並做替換 ,化簡一下得到:

故此,從初態到末態的概率為:

把積分帶進去,然後取極限, ,連續化得到:

所以這個隨機微分方程的作用量為:

路徑積分因為其把時間和座標一塊柔和到一起,對於協變形式的分析幫助很大。數值上也有應用,因為每個路徑的貢獻可以通過先驗知識鎖定到重要的幾支上,使得首末態轉移概率計算可以極大化簡。。。

5樓:

沒有乙個人從Kolmogorov定義出發麼?

對於乙個事件我們可以很簡單地說各個概率是多少 P(A);

兩個事件?連續事件概率 P(A_1, A_2);(這裡取事件是離散的,如果是連續的應該還有dA_1dA_2)

更多也好辦,可以推廣;

到無窮的極限是否有乙個合適的定義?如果可以有乙個座標圖畫出,就是在橫座標為時間,縱座標為事件上的一條軌跡(以函式f(t)表示),任取(當然是有預先分布的)的一條曲線(只要乙個時間只有乙個事件)落在此軌跡附近的概率是P[f(t)]Df,其中Df就是離散情況下df_1df_2...,對應空間一定體積。

歸一性\int P[f(t)]Df = 1函式/泛函平均值 = \int F[f(t)] P[f(t)]Df這大概是我第一次在量子力學課以外還發現統計也可以這麼玩。

6樓:melonsyk

量子力學的路徑積分表述下應該是沒有波函式這個概念的。

在非相對論量子力學中,時間本來就有特殊地位。相對論量子力學(量子場論)中的路徑積分的「路徑」已經不是乙個 path 了,而是整個時空的 field configuration,其中時間和空間地位相似。

含源路徑積分(配分函式)可以看作是的傅利葉變換:,至於這有什麼意義,我也不知道。

光的波動性。

7樓:

態空間維數有限時,可以用矩陣相乘時求和指標會遍歷乙個(離散的)路徑來理解。

參見Mumford的這篇文章:http://www.

dam.brown.edu/people/mumford/blog/2014/FeynmanIntegral.html

無限維的情形貌似目前沒被很好的理解,作用量是二次型的時候可以看作是高斯積分的無窮維推廣。。

8樓:楊曉堃

積分,本質上來說就是疊加。而路徑積分,是對每條路徑的貢獻進行疊加,也可以說是將每條路徑的機率疊加起來,就得到了從這一點到那一點的機率。而要描述一條路徑,尤其是量子概念下的路徑(多麼詭異都是可能的)需要你將每一瞬間的位置都表述出來,就是說你的自變數:

路徑,是要由無限多個量才描述的清楚的,用數學的表達就是,一條路徑可以表述為乙個無限維度空間中的乙個向量。所以,路徑積分的自變數是個向量,積分結果是從某一點到另一點的機率密度。

路徑積分不合邏輯嗎?

東東咚 小明和小紅相距百里,有一天他倆偶然在50KM處相遇,一見鐘情。於是約定第二天,月上柳梢頭,相約黃昏後,相遇中點處。第二天黃昏後,小明吃了晚飯就急吼吼出發,按照平常的速度花10分鐘走了50KM等候。羞澀的小紅則細細打扮了一番,順便洗了個澡換了身衣服,這才慢慢走去,同樣走了50kM。不料,由於他...

如何理解微積分中的極限?

你大爺始終是你大爺 第一,你得真正理解什麼是極限?其次,學會運用極限的一些性質等等。最後,高數實質就是以極限為工具研究函式。這是核心 高數嘛,其實很簡單的!加油吧,少年! 包包談學習 We say limf x L means x a For any 0,there exists 0 such th...

如何透徹理解多重積分 格林公式 曲線積分等內容而不是只會套用計算公式做計算題?

自然數學的哲學原理 建議聯合電磁場麥克斯韋方程組理解,畢竟數學只是個工具,在物理中可以有比較具象的體現。當時沒學電磁的時候教授老用水流來做例子,覺得比較乏味 桂浣蓮 重積分可以理解為一種求體積,曲線積分可以理解為求周長,格林公式更像是一種兌換方式,把不方便的積分轉化成方便的積分。由於大學不是物理專業...