我正在阅读“Zee A. – 尽可能简单的量子场论”,在解释 QFT 的开头,他给出了看似,他指出:
相应的概率等于概率幅的绝对值的平方,即该复数的长度的平方。(第 89 页)
路径的概率幅度等于长度 = 1 且角度为θ =S(路径)/ ħθ=年代(页一个吨时长)/ħθ = S(path)/ħ(第91页)
我们被要求将所有这些概率幅度相加,以确定从起点到终点的概率幅度。(第 92 页)
因此,在经典物理学中,每条路径的动作都是一个实数,是一条无限长线上的一个点;而在量子物理学中,每条路径的概率幅度都是一个复数,用半径为 1 的圆上的一个点表示。(第 91 页)
维基百科:
- 事件的概率由复数的平方模给出,称为“概率幅”。
- 概率幅度由配置空间中所有路径的贡献相加而得出。
- 路径的贡献与埃是/ ħ埃我年代/ħe^{iS/ħ}
因此,A. Zee 表示概率幅度向量的长度为 1,而维基百科则表示“比例”。根据 A. Zee 的说法,路径的概率将为 1(从起点到终点的概率将大于 100%),这似乎很奇怪。这还能被认为是正确的吗?如何?
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考虑从十我十我x_i到十f十fx_f量子力学上,我们可以问这样一个过程发生的概率
p(x_i\rightarrow x_f) = |\langle x_f|\Psi(t)\rangle|^2 = |\langle x_f |U(t,t_0)|x_i\rangle|^2
Wikipedia 和 Zee 都表示
Wiki:事件的概率由复数的平方模给出,称为“概率幅度”。
Zee:对应的概率等于概率幅的绝对值的平方,也就是该复数长度的平方。
两者都在讨论上述方程。提到的振幅是⟨十我|你(吨,吨0)|十f⟩⟨十我|乌(吨,吨0)|十f⟩\langle x_i|U(t,t_0)|x_f\rangle.通过路径积分形式我们知道
\langle x_i|U(t,t_0)|x_f\rangle = \int \mathcal D x \quad e^{iS[x]/\hbar}
在哪里年代年代S是粒子的经典行为。如果我们将这个惊人的大积分(它是多个积分的集合,路径中的每个点都有一个积分)解释为一个和,并将里面的术语解释为“路径的概率”,我们可以说粒子沿路径行进的概率幅度十十x正比于埃是/ ℏ埃我年代/ℏe^{iS/\hbar}。这里的比例术语很重要,因为我们里面有一个标准化因子直径德十\mathcal D xWiki 更加谨慎,而 Zee 为了直觉而牺牲了严谨性。
Zee:我们被要求将所有这些概率幅度相加,以确定从起点到终点的概率幅度。
看起来 Zee 没有明确指出他是否将“这些概率幅度”称为与埃是/ ℏ埃我年代/ℏe^{iS/\hbar}或者只是指数。但从形式上讲,假设任何路径的概率111,因为正如您所注意到的,总和会给我们大于 1 的东西,所以不会产生概率。
路径的概率幅度与相位的指数成正比是解释路径积分的一种方式。Wiki 和 Zee 再次同意这种解释,但 Wiki 更正式、更严格
Wiki:路径的贡献与 eiS/ħ 成正比
Zee:路径的概率幅度等于长度 = 1 且角度 θ = S(路径)/ħ 的复数
看看 Zee 对长度 = 1 的描述。他将复指数解释为复平面上的旋转矢量。由于该术语是埃是/ ℏ埃我年代/ℏe^{iS/\hbar},长度为111从这个意义上来说。
在简历中,Zee 选择讨论非正则化概率分布,因此您可以正确地假设它不能总结为100100100%。当然,这是一种非常不严谨的表达方式,但他似乎试图在如此复杂的对象背后建立一些直觉。更严格地说,积分首先不是和,因为我们无法对无法计算的东西求和。但如果你想把东西加起来111,记住比例和标准化因子。
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“积分首先不是和”,他确实在短时间内用积分代替了和。但我不记得他对路径积分做过(甚至提到过)规范化。刚刚搜索了一下,“normali”在文本中只出现了两次。从数学上讲,规范化真的那么难吗,值得“为了直觉而牺牲严谨性”吗?
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我添加了书中的第 4 句引文,以指出 Zee 似乎强调了圆的重要性:“在量子物理学中,概率幅度存在于圆上。”尽管之前他展示了如何添加不在半径 1 圆上的复数。为什么?
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很难说他这句话的用意是什么。个人觉得他想把古典的“……无限长直线上的一点……”和量子的“……半径为 1 的圆上的一点”进行对比。但这种对比背后并没有明确的逻辑。
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Zee 在使用费曼的秒表手/箭头图像表示时进行了过度的简化。
主要观点是(在无界位置空间上RdRd\mathbb{R}^d)概率分布(来自路径积分)只是相对的,即它的规范化是非物理的。
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有关详细信息,请参阅我的相关 Phys.SE 答案及其中的链接。
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