Derivación de la forma lagrangiana de la integral de trayectoria de Feynman a través de la integración gaussiana

La forma hamiltoniana de la integral de trayectoria para la evolución temporal de una sola partícula en una dimensión (en mecánica cuántica no relativista) es:

X | tu ^ ( t 2 , t 1 ) | X = D X D pag   mi i t 1 t 2 d t   ( pag ( t ) X ˙ ( t ) H ( X ( t ) , pag ( t ) ) )
Ahora considere que la partícula individual tiene un hamiltoniano cuadrático estándar H ( X , pag ) = pag 2 2 metro + V ( X ) . Reemplazando esto en la ecuación anterior, podemos usar la definición de la integral de trayectoria para obtener (ecuación 3.5 de las teorías de campo de materia condensada de Atland y Simons):
X | tu ^ ( t 2 , t 1 ) | X = límite norte . . . norte = 1 norte 1 d X norte norte = 1 norte d pag norte 2 π   mi i norte = 1 norte d t ( pag norte X ˙ norte pag norte 2 2 metro V ( X ) )
Dónde d t = t 2 t 1 norte y X ˙ norte X norte X norte 1 d t . Ahora podemos ver que todas las integrales sobre momentos son gaussianas y se pueden evaluar fácilmente. Escribiendo la suma en el exponente como producto de exponenciales mi i norte = 1 norte d t ( pag norte X ˙ norte pag norte 2 2 metro V ( X ) ) = norte = 1 norte mi i d t ( pag norte X ˙ norte pag norte 2 2 metro V ( X ) ) , y fusionando los dos productos, podemos identificar fácilmente productos de integrales gaussianas sobre los momentos, que se pueden evaluar. El resultado final es (ecuación 3.8 de Atland y Simons):
X | tu ^ ( t 2 , t 1 ) | X = D X   mi i t 1 t 2 d t   ( 1 2 metro X ˙ 2 ( t ) V ( X ( t ) ) ) = D X   mi i t 1 t 2 d t   L ( X , X ˙ )
Dónde D X es la "medida" redefinida:
D X límite norte ( metro norte i 2 π ( t 2 t 1 ) ) norte / 2 norte = 1 norte 1 d X norte


Mi pregunta es:

La medida redefinida tiene un coeficiente constante que diverge como norte norte / 2 . No entiendo lo que esto significa físicamente. Supongo que todas las integrales sin este factor van a cero, por lo que multiplicado por este factor divergente da una respuesta plausible finita para X | tu ^ | X . Otra forma en que veo esto es que, al menos en el contexto de la mecánica estadística, todas las cantidades físicas, como los valores esperados, se dan como una proporción de integrales de trayectoria para que los términos divergentes se cancelen. Sin embargo, no puedo encontrar una manera de mostrar esto en el contexto de la mecánica cuántica, con la integral de trayectoria desempeñando el papel de propagador.

Respuestas (1)

  1. Ese factor de medida de la integral de trayectoria se conoce como el factor fudge de Feynman. Asegura que la integral de trayectoria lagrangiana gaussiana (= libre) (i) tenga un valor finito, y (ii) sea de forma invariable. a integraciones gaussianas extra intermedias, cf. por ejemplo, mi respuesta Phys.SE aquí .

  2. Como OP ya señaló, el factor de fudge de Feynman se puede derivar de la integral de la ruta del espacio de fase hamiltoniana integrando las variables de momento. Consulte también esta publicación Phys.SE relacionada.

Gracias por su respuesta. Veo. Pero, ¿qué pasa con la divergencia del factor? ¿Cómo puede uno darle sentido a eso? O bien todas las integrales sin el factor deben ir a cero para que 0 × F i norte i t mi , o uno debería poder demostrar que, de manera similar al caso de la mecánica estadística, todas las cantidades físicamente relevantes se pueden escribir como proporciones de integrales de trayectoria. Quiero ver cuál es la verdadera y por qué.
Actualicé la respuesta.
Lo entiendo, así que mi primera conjetura fue correcta. ¿Hay alguna manera de mostrar por qué la integral tiende a cero sin ese factor en general para cualquier potencial? V ( X ) ? Incluso un argumento de agitar la mano sería suficiente para mí.
Sugerencia: como un cheque con un potencial arbitrario V , es posible que desee considerar el límite diabático, cf. mi respuesta Phys.SE aquí .