Greensche Funktionen in realer und imaginärer Zeit

In Echtzeit kann man die Zweipunktfunktion einer gegebenen Theorie berechnen

G ( X , T ) = Ω | ϕ ( X , T ) ϕ ( 0 , 0 ) | Ω = ϕ ( 0 , 0 ) ϕ ( X , T ) D ϕ   e ich S [ ϕ ] ϕ ( X ' , T ' ) ϕ ( X , T )

wobei die Grenzen des Pfadintegrals mit dem Anfangs- und Endzustand übereinstimmen sollten.

Andererseits weiß ich, dass das erzeugende Funktional ist Z

Z = ϕ ' | e ich H T | ϕ = ϕ ϕ ' e ich S [ ϕ ]

kann mit der Quantenzustandssumme identifiziert werden Z wenn wir auf imaginäre Zeit auswerten T = ich τ und wir verfolgen den Anfangs- und Endzustand

Z = ϕ ϕ | e β H | ϕ = ϕ ( 0 ) = ϕ ( β ) e β S E [ ϕ ]

Das Verhältnis zwischen quantenmechanischen und thermodynamischen Erwartungswerten lautet also: analytisch fortsetzen T ich τ mit Periode τ [ 0 , β ] , Anfangs- und Endzustand gleich setzen und über sie summieren. Nun, in jedem Buch, das ich sehe, die Echtzeit-Green-Funktion

G ( X , T ) = Ω | ϕ ( X , T ) ϕ ( 0 , 0 ) | Ω

und die Green-Funktion der imaginären Zeit

G ( X , τ ) = 1 Z Tr [ e β H ϕ ( X , τ ) ϕ ( 0 , 0 ) ]

verwandt sind durch

G ( X , T ) = G ( X , ich τ )

Das heißt, wir könnten im Grunde nur eine Funktion definieren G ( X , z ) mit z C das entspricht in Wirklichkeit der Green Function von QM z und gleich dem thermodynamischen Durchschnitt für imaginär z .

Meine Frage ist folgende

Im Path-Integral-Formalismus mussten wir zwei Dinge tun, um von einem Durchschnitt zum anderen zu gelangen; Wir müssen in die imaginäre Zeit gehen und etwas gegen die Spur unternehmen. In den Funktionen von Green scheint es jedoch, dass es ausreicht, zur imaginären Zeit zu gehen, als ob die Spur automatisch erledigt würde. Wie ist das so?

Die Frage (v1) bezieht sich also eigentlich nur auf das Trace-Verfahren, nicht auf die Wick-Rotation?
Die Frage ist, dass im Formalismus der Pfadintegrale Quantenerwartungswerte und thermodynamische Mittelwerte identifiziert werden können, indem analytisch bis zur imaginären Zeit fortgesetzt UND die Randbedingungen am Pfadintegral geändert werden. Für Green-Funktionen scheint es jedoch zu reichen, nur in die imaginäre Zeit zu gehen ... Wenn ich die Green-Funktionen als Pfadintegrale ausdrücken würde, sehe ich nicht, wie auch die Randbedingungen festgelegt werden.
Mein Verständnis ist, dass man für die endliche Temperaturfeldtheorie zur euklidischen Signatur (Dochtrotation) geht und die Zeitrichtung verdichtet, deren Periode die inverse Temperatur angibt β . Man berechnet dann die Partitionsfunktion und Dochtdrehung zurück in Echtzeit, Ihre letzte Gleichung, G ( X , τ ) = 1 Z Tr [ e β H ϕ ( X , τ ) ϕ ( 0 , 0 ) ] . Nachdem Sie den Docht zurückgedreht haben, tun Sie nichts an der periodischen Randbedingung, die Sie beim Arbeiten mit der imaginären Zeit auferlegt haben.

Antworten (1)

@levitt hat in seinem Kommentar fast die richtige Antwort geliefert. Obwohl ich denke, dass er auch etwas betonen sollte, was er wahrscheinlich implizit in seinem Kommentar oben angedeutet hat: dass die Gleichheit G ( X , T ) = G ( X , ich T ) wie in der ursprünglichen Frage geschrieben, ist falsch (abgesehen von dem Tippfehler, bei dem das Argument von G Ist τ und nicht T ).

G ( X , ich T ) berechnet Echtzeit-Korrelationsfunktion in einer Feldtheorie bei endlicher Temperatur während G ( X , T ) (wie in der ersten Gleichung der Frage geschrieben) berechnet die Echtzeit-Korrelationsfunktion bei Nulltemperatur. Diese beiden Korrelationsfunktionen sind unterschiedlich. Sie können die Nulltemperatur-Korrelationsfunktion erhalten, indem Sie nehmen lim β G ( X , ich T ) . Das sollte stimmen G ( X , T ) = lim β G ( X , ich T ) .

Hinweis: Alle obigen Aussagen werden unter der Annahme gemacht, dass die Operatoren konsistent geordnet sind.

Ist es in der letzten Gleichung, die Sie geschrieben haben, eine Gleichheit? dh sind sie nicht durch eine Wick-Rotation verwandt und daher nicht gleich?
Meinst du G ( X , T ) = lim β G ( X , ich T ) ? Es ist eine genaue Aussage. Die Wick-Rotation tritt als imaginäres Argument von ein G .
Ich verstehe. Die Dochtrotation funktioniert also nur bei unendlicher Temperatur, richtig? Das ist zu sagen G ( T + ich δ ) = G ( ich T ) gilt nur, wenn das Integral von unendlich bis unendlich geht, da wir in diesem Fall davon ausgehen, dass der Integrand ausreichend schnell gegen Null geht. Bei endlicher Temperatur ist das Integral auf der imaginären Achse periodisch und kann daher keine Wick-Rotation ausführen.