質問:
ディラックはかつて繰り込みは単なるストップギャップ手順であり、私たちの考えに根本的な変化を起こさなければならなかったと言いました。何か変わった?
descheleschilder
2017-12-19 07:59:13 UTC
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かつて、ディラックは場の量子論の繰り込みについて次のように述べました(たとえば、ここを見てください):

繰り込みは単なる一時的な手順です。私たちのアイデアには根本的な変化が必要です。おそらく、ボーアの軌道理論から量子力学への移行と同じくらい根本的な変化です。有限であるはずの数が無限であることが判明した場合は、方程式に問題があることを認め、その数を調べただけで良い理論が得られることを期待しないでください。

この根本的な変化はその後に起こりましたか?もしそうなら、この「根本的な」変化の性質は何ですか?それは一般相対性理論と量子力学を統合する試みですか(その2つの主な流れは弦理論とループ量子重力であり、それらは現実と一致するとは思わないが、それは別として)?もっとエキゾチックなものはありますか?それとも、手順が単なる「一時的な」手順であると想定して、ディラックは間違っていたのでしょうか?

セブン 答え:
Sean E. Lake
2017-12-20 03:06:14 UTC
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進行中のプロジェクトはたくさんありますが、私自身の(確かに限られた)理解と同じくらい正確な、簡潔なワンライナーでそれらを要約しようと思います。ソリューションは次のとおりです。

  1. 古典的な繰り込み:重要なのは予測であり、繰り込みは、私たちが持っている連続体の限界をとる唯一の(明らかに複雑な)方法です。
  2. ウィルソン繰り込み:低エネルギー繰り込み理論ではない自明でない理論を構築することは単純に不可能であり、繰り込み不可能な定数は低エネルギー繰り込み理論に影響を与えないものです。
  3. 弦理論:この4次元時空全体は、相互作用する2次元時空(弦)の相互作用から構築された幻想です。すべての相互作用は2次元で繰り込み可能であるため、問題は解消されます(ただし、まだ確認されていないコンパクト化された空間のような次元が多数あります)。
  4. ループ量子重力:問題は時空の連続体の限界をとることに起因するので、連続体のアイデアを完全に捨てましょう。
  5. ol>

    これらのアプローチのどれも特に満足できるものではありません。私自身の傾向は、技術的な変更が最も少ない「より派生的な」アプローチを好むことですが、それは非常に大きな哲学的な変更を必要とします。その哲学的変化の原因は、理論がローレンツ不変であるという要件から生じます。原則として、いくつかの空間導関数を追加することにより、理論を繰り込み可能にするだけでなく、UV有限にすることが可能です。ただし、ローレンツの不変性のため、空間導関数を追加するには、必然的に時間導関数を追加する必要があります。 オストログラドスキーは、古典物理学だけで、2つ以上の導関数が必然的にハミルトニアンに下限がなくなることを示しました(優れた技術概要は、 Woodard(2007) Aに記載されています。 >および Woodard(2015))。

    一般に、ハミルトニアンが理論を有限体積の位相空間に制約するものとして機能することが非常に重要であると考えられているため、 QFTに入る公理;要約すると:

    1. 時不変の生成元として機能するハミルトニアン(および物理法則の時不変のために保存されたネーター電荷)に対応する演算子が存在します。
    2. 時間変換のジェネレータの固有値は正の半確定です(または、下限があります)。
    3. ol>

      Källenのコンテンツ— Lehmann 表現(ウィキペディアのリンク Weinbergの" The Quantum Theory of Fields "、Vol。I)は、上記の仮定をローレンツ不変性と組み合わせると、必然的に次の逆数で2つ以下の導関数を意味するというものです。プロパゲーター。

      OstrogradskyとKällen—Lehmannの組み合わせは優れているように見えますが、「ハミルトニアン=エネルギー」(ここでは、時間変換の生成元として「ハミルトニアン」と「エネルギー」を使用します)を維持することに固執している場合に限ります。 「下限があり、位相空間のフィールドを制限する保存された電荷」の省略形として)。これらの2つの仕事を分割することをいとわないのであれば、高階微分理論の難しさはなくなるのではないかと思います。エネルギー/時間変換の仮定の新しいバージョンは、次のようになります。

      1. 時空変換の生成元は保存されています(ハミルトニアン、4元運動量)
      2. 前方光円錐の値をとる保存された4元ベクトル演算子が存在します。
      3. 1と2の演算子は、低周波数で一致します(古典物理学の対応)。
      4. ol>

        この方向の重要な論文は Kaparulin、Lyakhovich、and Sharapov(2014) "Classical and Quantum高階微分ダイナミクスの安定性」(およびそれを引用している論文、特に同じ著者による)は、高階微分セクターを他のセクターに結合した場合にのみ、不安定性がPais-Uhlenbeckオシレーターの問題になることを示しています。特定の方法でセクターを作成し、カップリングを他の方法に制限すると安定します。

        そうは言っても、より多くの派生物は万能薬ではありません。たとえば、導関数を追加してゲージ理論の発散を取り除こうとすると、理論が最初と同じように発散するように、常に導関数を追加して交互作用項を追加します。 「その他の導関数」は数学的には Pauli—Villars正則化と同等であることに注意してください。 (PV)プロパゲーターのフーリエ変換の部分分数分解による。 PVは、この問題のためにゲージ理論とうまく機能しないことが知られていますが、ゲージ不変性を維持するために必要なより多くの導関数との高次結合が省略されているため、通常はゲージ不変性に違反していると言われます。

2)について:私はウィルソンを読んだことがなく、連続体のQFTは無意味であり、効果的な理論がすべてあると言っています。これは、おそらく弦理論の到来を発表するために、ウィルソンの理論に基づいた現代的なスピンです。
@AbdelmalekAbdesselam私もそうではありません。私自身、繰り込み不可能な用語の分類を、開業医の下でPeskin&Schoederを使用して取ったQFTクラスで「取るに足らない」または「無関係」と解釈した方法を誰かが説明するのを聞いたことがありません。of Lattice QFT:http://scholarpedia.org/article/Lattice_quantum_field_theory。
https://physics.stackexchange.com/questions/372306/wilsonian-definition-of-renormalizabilityに非常に詳細な回答を入れました。これにより、2)に光が当てられることを願っています。
@AbdelmalekAbdesselam QFTは連続的なバックグラウンドで量子化されていますか?そして、もしそうなら、それはどのようになりますか?
@descheleschilder:はい、バックグラウンドまたは時空は連続しています。フィールドは古典的に、この背景から実数のセットへの関数です(スカラーの場合)。QFTでは、これらは量子化され、演算子値の分布になります。
ACuriousMind
2017-12-19 19:06:48 UTC
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異端がコメントで述べたように、「根本的な」変化は、それが実際にどれほど基本的であると思うかに関係なく、定数の任意の選択としての繰り込みの古い見方からの変化である可能性が高いです。繰り込みスケールが本質的にカットオフを表し、QFTが有効であると見なされるカットオフくりこみ群の現代のウィルソニアンの概念に不快な発散量を隠すため 効果的な場の理論-繰り込みスケールの表示で2つのビューがどのように異なるかの例については、この私の答えも参照してください。

したがって、根本的な変化は、QFTをすべての基本理論として見ることから、妥当性に固有の制約がある有効場の理論として使用することへの変化として簡単に表現できます。ウィルソンのカットオフによって与えられます。

あなたはドストエフスキーの読者なのかしら。彼は時々1ページの長い文章を書きます。
彼の人生の終わりまでに、ディラックは弦理論で行われた発展を追っていたことは言及する価値があると思います。ディラックはエドにさえ会った。目撃し、繰り込みについての彼の嫌悪について彼に話しました。彼はまた、ウィッテンが「数理物理学の多くの問題に対する素晴らしい解決策」を提供したと述べた。物理学へのディラックのアプローチが数学的な美しさに強く基づいていたことも思い出すと、弦理論はディラックがQFTよりも基本的であると常に夢見ていたタイプの理論であると簡単に推測できます。
@Diracology確かに、しかし、弦理論の低エネルギー有効バージョンがまだ繰り込みが必要なQFTであることを考えると、何が起こっているのかを「理解する」ためにウィルソニアンアプローチが*まだ*必要です。
@physicopath多くの言語では、長い文章を書くことは非常に一般的です。英語でよくあるように、比較的短い文章を書くことに慣れるのに何年もかかりました。そして、英語を母国語とする人が長い文を解析するのに苦労しているのを見ると、私は驚いています。極端な例として、私の古い高校の文学の本には、半ページの長さの文がありました。
@ACuriousMind有効場の理論でQFTが有効と見なされるのはどこまでですか?
@ACuriousMindしかし、繰り返しになりますが、QFTが効果的なものと見なされると言えるところまでは?
levitopher
2017-12-19 21:16:32 UTC
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なぜ何かが変わったと思いますか?QFTを効果的な理論として見ることで繰り込みの性質に関するプレッシャーの一部が軽減されるというACuriousMindの見解には完全に同意しますが、それがディラックが想定していたことではないと思います。

コメントで述べたように、ディラックは本質的に幾何学者でした。少なくとも、宇宙の数学的構造を高く評価した人でした。その意味で、彼は有効場の理論への移行を非常に魅力的だとは思っていなかったと思います。彼は、私たちの宇宙の数学的構造の理解における根本的な変化を含むものとして「基本的な」を意味したと思います。

したがって、私の見解では、彼はその構造を(文字列、ループ、非転流などを介して)変更する試みを必要な根本的な変更と見なしていたでしょう。したがって、その観点から、ディラックが求めていた変更は ありませんでした。まだ取り組んでいます。

私の質問を正しく読んでいれば、何かが**変わった**とは思いません。私は**何かが変わった場合**、それから何が変わったのか尋ねました。そして、変化とは、あなたがあなたの答えで話している種類の変化を正確に意味しました(あなたが言及する発展途上の主題には同意しませんが)。
Abdelmalek Abdesselam
2017-12-21 21:39:30 UTC
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そのような根本的な変化が起こったかどうかという質問に関しては、私は「はい」と「いいえ」と言います。はい。ウィルソンの視点は、ちなみに「敷物の下で発散を一掃する」ことではない繰り込みのはるかに明確な図を提供したからです。繰り込み(または繰り込みの欠如)についてのディラックの声明は2017年にはかなり時代遅れになっています。しかし、ウィルソンのRGの開発はまだ進行中であると私は考えているので、私もノーと言いました。これは今ではQFTコースの教科書の資料であることを私は知っていますが、カップリング(およびカットオフ!)がスペースに依存するより一般的な状況では、ウィルソンのRGはまだ理解されていないと思います。私の考えでは、ホログラフィックRGとの関係、そしておそらくAdS / CFTの対応自体を理解した場合にのみ、最終的に勝利を宣言し、「はい、ウィルソンのRGを理解しました」と言うことができます。


Edit:繰り込みが「ストップギャップ手順」またはある種の任意の料理本のレシピであるとまだ考えている人は、ウィルソンの繰り込み可能性の定義に対する私の答えを参照してください。 ウィルソンのフレームワーク内で表示された連続体QFTの繰り込みは、実際には適切な設定であり、美しい数学の問題であることを(願わくば)明確にする必要があります。おそらくディラックのように、BPHZまたはウィルソン-ポルチンスキー繰り込みは、より概念的または幾何学的な説明を待っているパッチであるという考えを楽しませる人もいるかもしれません。私の答えは、この信念とはまったく直交していません。これは、スケールに対応する追加の座標方向$ z $の導入による、RGの一種の幾何化であるホログラフィックRGへの接続について言及するときに私が指摘しようとしたことです。 AdS / CFTの専門家は私が間違っていれば訂正できますが、RGとの接続がこの対応において重要な役割を果たすと考えられていると理解していますが、ウィルソンRGとホログラフィックRGの間の正確な定量的接続はとらえどころのないままです。

なぜ反対票を投じるのですか?私は答えの中で多くのことを言いましたが、どれが眉をひそめたのかわかりません。それはレセディラックの犯罪でしたか?
**それはレセディラックの犯罪でした**と書くとはどういう意味ですか?おもしろい(**犯罪**)ことは理解していますが、** lese Dirac **の意味がわかりません。または、さらに短く、**不敬**はどういう意味ですか?略語ですか?;-)
@descheleschilder:ところで、以前のコメントを削除していただきました。https://en.wikipedia.org/wiki/L%C3%A8se-majest%C3%A9の言葉遊びです
それを知るのは面白いです!そして今、私はあなたが** lese **の意味を理解しました。そして、それは面白いです!
Arnold Neumaier
2017-12-31 01:45:25 UTC
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ディラックは繰り込みが行われた方法の数学的無意味さに不満を持っていたと思います。

これは因果摂動理論によって変更されました。後者は、開発中にカットオフ(および関連する疑わしい制限)、幾何学的に無意味な非整数次元、または数学的に定義されていない(無限の)量を導入することなく、摂動UV繰り込みを処理する共分散で数学的に非の打ちどころのない方法です。非物理的な裸の量もありません-QEDへの因果的アプローチで発生するパラメータ$ e $と$ m $は、電子電荷(ゼロエネルギー)と電子質量の物理的意味全体にあります。

エネルギーカットオフ$ \ Lambda $の問題は、限界にのみ現れる共分散と因果構造を破壊することです。さらに、(漸近的に自由な理論を除いて)制限$ \ Lambda \ to \ infty $を取ることを禁止するランダウ極などのアーティファクトにつながります。最初から因果関係を説明する共分散アプローチは、後者を回避し、概念的に優れています。また、標準的なアプローチが無限大に関する従来の問題につながる理由も説明します。つまり、分布は注意深く制御された条件下でのみ乗算できるためです。

(因果的アプローチは摂動ですが、くりこみ群をサポートします。これにより、可能なランダウ極の推定値など、RGで強化された摂動理論と同じ非摂動情報が追加されます。ランダウ極はカットオフがランダウ極を通過しなければならないアプローチでのみ建設的に危険であるため、因果的アプローチに存在するボゴリューボフ-シュトゥッケルベルクくりこみ構造にランダウ極が存在する可能性があるとしても、摂動を行うことができるため、まったく影響はありません。くりこみスケール(QEDでは$ E = 0 $でも)未満の固定エネルギーで構築され、有効な摂動理論があります。物理的な結合のみを小さくする必要があります。)

ディラックが因果的アプローチを知っていて、それが標準モデルを含むすべての相対論的QFTに普遍的に適用されるのであれば、パラダイムシフトを要求したとは思わない。ディラックは彼の懸念のこの解決に満足していただろうと私は信じています。いずれにせよ、それは彼の苦情を完全に取り除きます

数が無限大であることが判明した場合、 有限、あなたはあなたに何か問題があることを認めるべきです 方程式、そしてあなたがただによって良い理論を得ることができることを望んでいない その数をドクターアップします。

ファインマンの苦情についても同じことが言えます( http://www.cgoakley.org/qft/で引用)

私たちがプレイするシェルゲームは...技術的には '繰り込み'。しかし、どんなに賢い言葉でも、それはまだ何ですか 私はディッピープロセスと呼びます!そのようなhocus-pocusに頼らなければならないことは 量子電気力学の理論がそのことを証明するのを妨げました 数学的に一貫性があります。理論が驚くべきことです 今のところ、いずれにせよ自己矛盾がないことがまだ証明されていません。 繰り込みは数学的に正当ではないと思います。

因果摂動理論により、摂動繰り込みは数学的に完全に正当になり、よく理解されています。

エプスタイン-グラスアプローチはもっとよく知られるに値するので+1。しかし、例えばウィルソンの理論と比較して、それが「パラダイムシフト」のカテゴリーに分類されるとは思わない。あなたは利点として、EPアプローチにカットオフがないことを述べています。それが望ましいかどうかはわかりません。通常の積分を、数$ N $の部分区間を含むリーマン和の極限として定義する場合、極限$ N \ rightarrow \ infty $を取る前に$ N $を導入しても害はありません。同様に、UVカットオフ$ \ Lambda $を導入しても害はありません。ただし、...
... $ \ Lambda \ rightarrow \ infty $制限。カットオフを導入せずに繰り込まれた摂動論を定義することは、運動量空間の被積分関数に作用する森林公式の彼のバージョンで、ヴォルフハルト・ツィンマーマンによって以前に行われたことにも言及する必要があります。
@AbdelmalekAbdesselam:カットオフの問題は、限界にのみ現れる共分散と因果構造を破壊することです。さらに、ランダウ極などのアーティファクトが発生し、制限$ \ Lambda \ to \ infty $を使用できなくなります。最初から因果関係を説明する共分散アプローチは、後者を回避し、概念的に優れています。また、標準的なアプローチが従来の無限大の問題につながる理由についても説明します。
ディラックが因果的アプローチを知っていて、それが標準モデルを含むすべての相対論的QFTに普遍的に適用されるのであれば、パラダイムシフトを要求したとは思わない。
因果的アプローチは純粋に摂動的であり、ランダウ極問題への洞察を提供しません。
それを避けます。ランダウ極は、カットオフがランダウ極を通過しなければならないアプローチでのみ建設的に危険です。したがって、Bogoliubov-Stueckelberg繰り込み構造にランダウ極があったとしても、繰り込みスケールより下の任意の固定エネルギーで摂動構築を行うことができるため、結果はまったくありません(QEDでは$ E = 0 $でも)有効な摂動論があります。物理的な結合だけを小さくする必要があります。
あなたは、因果的アプローチが4dのファイ4を非摂動的に繰り込むことができることを暗示しています(これにはランダウゴーストの問題があります)。それは私と他の多くの人々にとってニュースになるでしょう...
@ArnoldNeumaier-Iはあなたの答えをとても気に入っています(私は他の誰かから最良の答えのポイントを奪うのは好きではありませんが)。たった1つの質問:電子電荷(ゼロエネルギー)とはどういう意味ですか?電荷はすべてのエネルギーで同じままではありませんか?
もう1つ質問があります。**幾何学的に意味のない非整数次元**を書くとはどういう意味ですか?
@AbdelmalekAbdesselam:因果的アプローチは摂動ですが、くりこみ群をサポートします。これにより、可能なランダウ極の推定を含む、RGで強化された摂動理論と同じ非摂動情報が追加されます。
@descheleschilder: 1.電子電荷は、いわゆるランニングカップリング定数です。したがって、その測定可能な値は、それをプローブするために使用されるエネルギーによって変化します。https://arxiv.org/abs/hep-ex/0002035-2を参照してください。非整数次元は、QFTへの次元正則化アプローチに現れ、物理的な意味を欠いています。
@AbdelmalekAbdessela:4Dおよびランダウ極の$ \ Phi ^ 4 $に関する私の見解は、https://www.physicsoverflow.org/32752およびhttps://www.physicsoverflow.org/21391/の議論から見ることができます。
私の2番目の質問に対する@ArnoldNeumaier-theの答えは、もちろん明らかです(ただし、フラクタルに非整数の次元を持つことができます。1から2の間の次元を持つことができます)。しかし、電子の電荷の場合、その**物理的価値**とはどういう意味ですか?**測定可能な**値は、その値を測定するエネルギーによって異なることは知っていますが、ゼロエネルギーでその値をどのように測定しますか?それとも計算できますか?そして、測定可能な値に影響を与える不可避の量子分極についてはどうですか(エネルギーが高いほど、影響は少なくなります)。最後に(次のコメントを参照)、
**ランニングカップリング定数**について話すのと同じように、**ランニングマス**(つまり、通りを走っている人を意味するわけではありません)について話すことは可能ですか?ええと、それは複数の質問ですが、私はいつも物事をよく理解するのが好きです。
@descheleschilder:すべての結合定数は、(Bogoliubov-Stueckelberg)くりこみ群の下で実行されます。-物理的=測定可能、裸とは対照的(カットオフに応じて不明確)。ゼロエネルギー=非常に小さいエネルギーであるため、実験的にランニングは目立ちません。それは、QEDに関するScharfの本にあるものです。
Mozibur Ullah
2017-12-19 20:22:08 UTC
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彼だけではありません。ファインマンは繰り込みを「ホーカスポカス」とも呼んだ。

繰り込みは、宇宙ガロア群によって記述された優れた数学的構造を持っていることがわかりました:

宇宙ガロア群と呼ばれるものは、場の量子論のくりこみ群の構造に自然に作用する動機付けのガロア群です。実際のくりこみ群は、宇宙ガロア群の1パラメータサブグループです。

くりこみ群が実際には数学的な意味でのグループであるのを見るのは心強いです。

また、QFTでの点粒子の理想化から生じる無限大を回避するために繰り込みが必要であると考えられています。そして、繰り込み自体は、点粒子が弦に置き換えられる摂動弦理論の中で分配されることがわかります。

2つの異なるRGがあります。ウィルソンのRGは半群のみですが、ボゴリューボフとシュトゥッケルベルクのRGはグループです。https://physics.stackexchange.com/a/373353/7924を参照してください
Anixx
2017-12-25 00:16:31 UTC
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ブレークスルーは数学から来るはずだと確信しています。特に、実数や複素数を操作するのと同じように、発散積分や級数の値を操作できるようになります。これらの拡大数は、量子力学の複素数と同じように、QFTおよび真空物理学に役立ちます。

私は数学が飛躍的に進歩するのを待ちません。しかし、それはただの感覚であり、時々間違っているかもしれません。
同意する。新しい**アイデア**はより重要です。
@jjack:少し包括的なステートメントであるため、数学者にとっては公平ではありません。
@Anixx: jjackのコメントを部分的に反映していますが、いくつかの拡大数法のような素朴なアイデアは役に立たないと思います。$ \ lim_ {x \ rightarrow \ infty} \ frac {2x-1} {x + 3} $を、いくつかの拡張された数$ \ infty_1 = \ lim_ {x \ rightarrow \ infty} 2x-1 $として導入しても理解できません。$ \ infty_2 = \ lim_ {x \ rightarrow \ infty} x + 3 $と同様に、$ \ frac {\ infty_1} {\ infty_2} = 2 $の拡張商演算を定義します。
@AbdelmalekAbdesselamでは、物理学の優れたモデルには数学的な厳密さが必要だと思いますか?
@jjack:あなたは新しい質問をしています。一部の数学者は、厳密であろうとなかろうと、新しい洞察をもたらすことによって繰り込みを理解するなどの物理学の質問に貢献する可能性があると言っていました。あなたの新しい質問について:長期的には、物理理論に数学的な厳密さを持たせるのは良いことだと思います。ただし、あなたが物理学者であり、新しい理論について素晴らしいアイデアを持っていた場合は、ぜひ、急いでPRLに非厳密な概要を公開してください。あなたの理論のブルバキプルーフバージョンができるまで待ってはいけません。
@AbdelmalekAbdesselamあなたが提案するようになぜそれがこのように導入されるべきなのか私にはわかりません。
@Abdelmalek Abdesselamこれは拡張数の進行中の理論のスケッチです:https://extended.fandom.com/wiki/Extended_Wiki下部に、拡張数として表される発散積分と系列のいくつかの例を見ることができます。


このQ&Aは英語から自動的に翻訳されました。オリジナルのコンテンツはstackexchangeで入手できます。これは、配布されているcc by-sa 3.0ライセンスに感謝します。
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