2.8 路徑積分量子化(一)

在2.1節(jié)中我們介紹了正則量子化的方法,它只是量子場(chǎng)論中量子化的一種方式。比如我們利用Covariant對(duì)易關(guān)系:

注意G是一個(gè)c-number(這個(gè)c-number的解釋比較復(fù)雜,大家可以參考書中的參考文獻(xiàn))。利用上面的對(duì)易關(guān)系,代替正則對(duì)易關(guān)系。這個(gè)對(duì)易關(guān)系的好處是更接近廣義相對(duì)論的理論,因?yàn)樗麤]有單獨(dú)的指出一個(gè)特定的時(shí)間。但是它也可以給出相同的產(chǎn)生湮滅算符的對(duì)易關(guān)系。在全局漸進(jìn)時(shí)空中這兩個(gè)對(duì)易關(guān)系是近似等價(jià)的。
在1965年,F(xiàn)eynman提出路勁積分量子化。它是一個(gè)強(qiáng)有力的工具在量子引力和相互作用場(chǎng)論的量子化中,以及隨之而來(lái)的重整化問題。這里只是大概的介紹,具體的研究可以參見其中的參考文獻(xiàn)。
這個(gè)理論的基礎(chǔ)是場(chǎng)和作用量函數(shù)的積分:

這里要積分整個(gè)空間。并且Z可以理解為由初始in態(tài)躍遷到out態(tài)時(shí)的躍遷振幅,在其中,J是一個(gè)產(chǎn)生粒子的源。關(guān)閉源時(shí),這兩個(gè)真空將還原為通常的無(wú)源真空,閔科夫斯基空間真空 0,人們可以得到:

通常根據(jù)歸一化得到為1.
通過(guò) Z 關(guān)于 J 的函數(shù)微分,可以得出:

給出這個(gè)理論的連續(xù),時(shí)間序列Green函數(shù)。這里的角標(biāo)c表示微擾理論中的Feynman圖。
作為例子,我們考慮一個(gè)自由標(biāo)量場(chǎng)的案例:

其中,L0自由標(biāo)量場(chǎng)Lagrangian,并且無(wú)限小因子可以用來(lái)控制函數(shù)積分時(shí)的發(fā)散。我們帶入Lagrangian并且通過(guò)部分積分,這個(gè)作用量變?yōu)椋?/p>
我們要去掉一個(gè)邊界項(xiàng)。則有:

這個(gè)對(duì)稱算符:

它是一個(gè)對(duì)稱的矩陣,并且有以下屬性:

這個(gè)最后的結(jié)果是通過(guò)翻轉(zhuǎn)Feynman傳播子的定義。這些屬性在D函數(shù)的積分中是很好定義的。
改變積分變量為:

可以將量子化形式寫為:

可以看出第二項(xiàng)是獨(dú)立于場(chǎng)算符的,所以可以從積分中被移除,同時(shí)第一項(xiàng)獲得一個(gè)Gaussian類型的積分,并且可以給出一個(gè)數(shù)值因子。
因此:

其中

是Jacobian來(lái)自于積分變量的改變。
通過(guò)這個(gè)正比公式,得到:

對(duì)于自旋為1/2的場(chǎng),函數(shù)Z變?yōu)椋?/p>
其中eta是反對(duì)易外加的流,并且我們要改變拉矢量:

電磁場(chǎng)的理論相應(yīng)到規(guī)范對(duì)稱性。為了看到這點(diǎn)我們得到:

則有:

當(dāng)zeta區(qū)域無(wú)窮大時(shí),會(huì)有一個(gè)奇點(diǎn)。因此電磁場(chǎng)的量子化不能如此這樣進(jìn)行,問題在于規(guī)范不變性。如果我們?cè)诶噶恐屑尤雽?duì)稱破壞項(xiàng),則會(huì)在有限的zeta下獲得不變的波算符和Green函數(shù)。
因?yàn)槔噶渴且?guī)范不變的,它也是獨(dú)立于A中的縱向分量和類時(shí)分量。即 K 投射出橫向場(chǎng)分量。因此,A 的縱向分量和時(shí)間分量的任何變化都會(huì)使"L"保持不變。更廣義地說(shuō),通過(guò)規(guī)范變換與原始 A 相關(guān)的 A,將使"L"保持不變。
這里的分析比較復(fù)雜,讀者可以參考書中的內(nèi)容。