Paradoja en la derivación de la integral de trayectoria de campos cuánticos

En Peskin p.282, se dice: "La fórmula integral funcional general (9.12) derivada en la última sección es válida para cualquier sistema cuántico, por lo que debería ser válida para una teoría cuántica de campos". (9.12) es la fórmula
tu ( q a , q b , T ) = ( i D q ( t ) D pag ( t ) ) Exp [ i 0 T d t ( i pag i q ˙ i H ( q , pag ) ]

Al derivar esta fórmula, los operadores de identidad d q | q q | y d pag | pag pag | se insertan, y las igualdades q | q = d ( q q ) , q | pag = mi i pag q y d pag mi i pag ( q q ) = 2 π d ( q q ) son usados.

En una derivación paralela en el campo de Klein-Gordon, primero debo suponer que existen estados propios tanto del operador de campo ϕ ^ ( r ) y el operador de cantidad de movimiento π ^ ( r ) :
ϕ ^ ( r ) | ϕ = ϕ ( r ) | ϕ
π ^ ( r ) | ϕ = π ( r ) | ϕ
e inserte los operadores de identidad D ϕ | ϕ ϕ | y D π | π π | en ϕ b | mi i H T | ϕ a , y usa las igualdades ϕ | ϕ = d ( ϕ ϕ ) , ϕ | π = mi i d 3 r π ( r ) ϕ ( r ) y D π mi i d 3 r π ( r ) ( ϕ ( r ) ϕ ( r ) ) = 2 π d ( ϕ ϕ ) . No parece haber ningún problema aquí.

Ahora considere el mismo procedimiento para un campo de bosones de Schrödinger (QFT en sí mismo no requiere relatividad). Necesito los estados propios | ψ del primer operador ψ ^ ( r ) :
ψ ^ ( r ) | ψ = ψ ( r ) | ψ
y también la relación de ortogonalidad ψ | ψ = d ( ψ ψ ) . Entonces, al insertar el operador de identidad, obtengo una representación de ψ ^ ( r ) :
ψ ^ ( r ) = D ψ D ψ ψ ^ ( r ) | ψ ψ | = D ψ D ψ ψ ( r ) | ψ ψ |
Hacer la conjugación hermítica,
ψ ^ ( r ) = D ψ D ψ ψ ( r ) | ψ ψ |
Aquí viene el problema: con estas dos igualdades, siempre obtendré
[ ψ ( r ) , ψ ( r ) ] = D ψ D ψ ( ψ ( r ) ψ ( r ) ψ ( r ) ψ ( r ) ) | ψ ψ | = 0
en contradicción con la condición de cuantificación [ ψ ( r ) , ψ ( r ) ] = i d ( r r )

¿Qué está mal con eso? Si se deben relajar algunas de las condiciones anteriores, entonces, ¿cómo derivar la fórmula integral de trayectoria correspondiente para un campo cuántico?

Respuestas (1)

El campo de Schrödinger ψ no es hermitiano, es un operador de aniquilación, por lo que no necesariamente tiene una base de estados propios, y los estados propios que tiene son versiones de campo de estados coherentes . Dado que nada en su pregunta realmente depende del aspecto teórico del campo, a continuación solo hablaré sobre los operadores ordinarios de creación/aniquilación a , a y sus estados coherentes | z .

La resolución de la identidad en términos de estados coherentes | z (¡con valores propios complejos!) no está dada por d z d z | z z | pero por

1 = d z d z 2 π i mi | z | 2 | z z | .
Además, el conjunto de estados coherentes está demasiado completo , no es una base. Nada de esto es la fuente del error, pero vale la pena mencionarlo.

Su error particular radica en la escritura.

[ ψ ( r ) , ψ ( r ) ] = D ψ D ψ ( ψ ( r ) ψ ( r ) ψ ( r ) ψ ( r ) ) | ψ ψ | ,

esto no es cierto, como demostraré para el caso análogo de a , a :

[ a , a ] = d z d z 2 π i mi | z | 2 a | z z | a d z d z 2 π i mi | z | 2 a | z z | a ,
pero a | z z | z . Simplemente no hay razón para que eso sea cierto, y de hecho, no lo es. Teniendo en cuenta que [ a , a ] es más o menos la misma relación que la relación estándar de [ X , pag ] , más bien deberíamos esperar que si a actúa como multiplicación en | z , entonces a actúa por diferenciación!

En cualquier caso, el punto crucial es que no se puede derivar el = 0 De este modo. La integral de trayectoria de estado coherente no contradice su propia suposición de cuantificación.

♦: ¡Gracias por contestar! Lo que realmente quieres decir es relajar la condición. ψ | ψ = d ( ψ ψ ) en mi derivación, entonces ψ ^ ( r ) | ψ = ψ ( r ) | ψ No implica ψ ^ ( r ) | ψ = ψ ( r ) | ψ . Luego viene el siguiente problema: ¿cómo derivar la integral de trayectoria del campo de Schrödinger sin esta relación de ortogonalidad?
@StupidBird De hecho, tenemos z | z = mi z z 1 . En cuanto a cómo funciona la integral de ruta de estado coherente, esa es una pregunta diferente, y solo le aconsejo que busque ese término con su motor de búsqueda favorito, hay muchas explicaciones para eso.