¿Cuál es la relación entre la formulación del espacio de fases con las distribuciones de cuasi-probabilidad de Wigner y la formulación de la integral de trayectoria de la mecánica cuántica?

Estoy tratando de conectar conceptualmente las dos formulaciones de la mecánica cuántica.

La formulación del espacio de fase se ocupa de las distribuciones de cuasi-probabilidad de Wigner en el espacio de fase y la formulación de la integral de trayectoria generalmente trata de una suma sobre trayectorias en el espacio de configuración.

Veo cómo ambos conducen a la física no clásica, pero ¿cómo se relacionan? Ya sea conceptual o formalmente.

Una diferencia formal es que la formulación del espacio de fases es una extensión de la mecánica hamiltoniana clásica, mientras que la formulación de la integral de trayectoria es una extensión de la mecánica lagrangiana clásica.
Lo que me motiva es la idea de que el Lagrangiano, a través de la acción, es un mapa del haz tangente del espacio de configuración a los reales. La función de Wigner es un mapa del paquete cotangente (espacio de fase) del espacio de configuración a los reales. Para obtener los valores esperados tanto W ( X , pag ) y mi S ( X , v ) actúan como pesos en una integral (S=acción, W=función Wigner). Me gustaría pasar de uno a otro sin usar el espacio de Hilbert como intermediario.

Respuestas (1)

La conexión se ha proporcionado explícitamente repetidamente, mejor por P Sharan (1978) . En palabras, esencialmente, se calculan los núcleos de evolución temporal de la función de Wigner desde cada punto del espacio de fase hasta todos los demás puntos, y luego se concatenan con los núcleos para un movimiento posterior y se integran en todos los puntos intermedios. La concatenación de una infinidad de tales evoluciones de tiempo sucesivas para intervalos de tiempo infinitesimales y la eliminación de las integrales de momento produce la integral de trayectoria de Feynman con sus infinitas variables ordenadas de integración; mientras que el proceso inverso produce el operador de evolución * que describe la propagación en la formulación del espacio de fases.

Para más conexiones, puede probar Ref. 1.

De hecho, las tres formulaciones equivalentes: espacio de Hilbert, integral de trayectoria y espacio de fase están unidas por la cadera (espacio de fase). Hay puentes de funtores lógicamente independientes entre los dos primeros; y, detallada en la Ref. 1: entre el 1 y el 3 y, tu pregunta, entre el 2 y el 3. Los puentes más rápidos pasan por caminos en el espacio de fase, como se muestra en el artículo de Sharan, pero puede encontrar varios otros caminos, si ese no es de su agrado, en la Ref. 1.

Referencias:

  1. Thomas L. Curtright, David B. Fairlie y Cosmas K. Zachos, A Concise Treatise on Quantum Mechanics in Phase Space, World Scientific, 2014. El archivo PDF está disponible aquí .

  2. MS Marinov, Ph. Letón. A 153, 5 (1991) , Un nuevo tipo de integral de trayectoria fase-espacio .