¿Cómo se dice "la velocidad de la luz es constante en todos los fotogramas" en QFT?

En la mecánica clásica, si asume que la velocidad de la luz es constante, es fácil usar el experimento mental del espejo y el fotón para concluir que los observadores dados tu , V con tu , V viajando a velocidades tu , v de algún marco estacionario s , eso tu veremos v viajar a velocidad

v = v tu 1 tu v C 2

Asumiendo esta ley de adición para velocidades, es fácil ver por qué la velocidad de la luz es constante para todos los observadores, ya que

tu , C tu 1 tu C C 2 = C C tu C tu = C

Ahora, suponiendo la misma ley de suma para velocidades, existe una versión "cuántica" muy intuitiva del efecto al decir si tu tiene función de onda de velocidad ψ tu y V tiene función de onda de velocidad ψ V que la función de onda V de tu s la perspectiva se puede calcular como

ψ V tu ( v ) = v dom   ψ V ψ tu ( v v 1 + v C 2 ) ψ V ( v )

Al obedecer esta regla de "convolución", uno se da cuenta de que la restricción de una distribución de velocidad a solo su dominio moviéndose a la velocidad de la luz, se transforma en otra distribución con su dominio aún moviéndose a la velocidad de la luz, independientemente de qué distribución sea "vista". " de. Eso es, en cierto sentido, lo mismo que "la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores cuánticos". poner formalmente

ψ tu , v ( dom   v { v   s . t . | v | = C } ψ tu ( v v 1 + v C 2 ) ψ V ( v ) ) , | v | = C

Ahora, recientemente aprendí QFT en la forma de construir un espacio de ubicación y adjuntar a cada elemento del espacio de ubicación un espacio de hilbert de "modos vibratorios", y luego usar un hamiltoniano para describir la evolución del sistema.

Pero dado ningún concepto bien definido de un "observador". ¿Cómo se hace la afirmación "la velocidad de la luz es la misma en todos los marcos de referencia" en QFT?

Estoy buscando (en espíritu) algo como: Principio de incertidumbre en la teoría cuántica de campos donde el que responde se relaciona subjetivamente con la forma de la ecuación que presenta el que pregunta.

Respuestas (1)

No necesita un observador para definir un marco de referencia en la relatividad especial ordinaria. Un marco de referencia es solo una forma particular de asignar coordenadas al espacio-tiempo. Los marcos de referencia inerciales conectados causalmente están vinculados entre sí mediante transformadas de Lorentz, por lo que es de esperar que la invariancia de Lorentz sea la declaración fundamental de una velocidad constante de la luz.

De manera similar, en QFT, la declaración de una velocidad constante de la luz se deriva de la invariancia de Lorentz del Lagrangiano. El lagrangiano define cualitativamente la física que se permite en una teoría de campo particular, incluida la propagación de fotones, por lo que decir "La velocidad de la luz es constante en cada marco de referencia" es lo mismo que decir "El lagrangiano es invariante de Lorentz".

(De hecho, en algunas teorías extendidas del modelo estándar, asumimos que el lagrangiano tiene algún componente pequeño que viola Lorentz. Esto conduce inmediatamente a una dispersión de vacío observable, en la que la velocidad de la luz es muy ligeramente diferente al provenir de diferentes direcciones. Por lo tanto, sin diciendo que el Lagrangiano es invariante de Lorentz, explícitamente no tiene una velocidad de luz constante. Aquí hay una revisión de una de esas teorías: https://arxiv.org/abs/hep-th/0312310 .)