3.2 標量場量子化(彎曲時空中二)
書接上回,上節(jié)中我們學習了一個標量場在彎曲時空中的量子化。并且定義了產(chǎn)生湮滅算符,由此首先可以定義真空態(tài)。通常都采用Rectangular坐標來,這些自然坐標適配到Poincare群。這使得Minkovski時空線元是不變的。具體的說,對時間t的偏導是一個Minkovski時空的Killing矢量,它是正交與類空超曲面的。并且(2.11)表示Killing矢量的本征態(tài)對應的本征值為i\omega(對于\omega大于0)。真空在Poincare來群的作用下是不變的。
在彎曲時空中,Poincaré 群不再是時空的對稱群(參見 Urbantke 1969)。事實上,一般情況下根本沒有Killing矢量來定義正頻率模式。在某些特殊的時空類別中,可能存在某些受限變換下的對稱性,例如旋轉(zhuǎn)、平移或de sitter群。在這些情況下,可能存在與Killing矢量相關的 "自然 "坐標--類似于Minkovski空間中的矩形坐標。但即使存在這樣的坐標,我們也會發(fā)現(xiàn)它們在量子場論中并不享有與Minkovski空間坐標相同的核心物理地位。事實上,廣義相對論的整個精神,即通過廣協(xié)方差原理表達的精神,就是坐標系在物理上是無關緊要的。坐標系統(tǒng)與物理無關。
因此我們可以考慮另一組解,并將場表示為:

它可以定義新的真空和Fock空間:

可以利用Bogoliubov變換實現(xiàn)對兩組解的變換:

其中\(zhòng)alpha和\beta是Bogoliubov系數(shù),根據(jù)模式解的正交歸一性,可以得到:

并且可以將這些轉(zhuǎn)換到產(chǎn)生湮滅算符上:

并且, Bogoliubov系數(shù)有以下的屬性:

這樣可以明顯的看出這兩個Fock空間是不同的,例如:

(注意是a不能湮滅a杠所定義的真空態(tài))。計算粒子數(shù)算符(a的)在另一個真空態(tài)下的期望值:

其中i表示第i個模式。這表示這個真空態(tài)在a看來不是空的(注意測量和被測量的關系)。
簡單的總結(jié)一下就是,如果\beta=0時,這兩個模式解所對應的真空是一樣的。