Кіріспе
Қарым-қатынас кескінінің релятивистік кванттық өрістермен үйлесімсіз екенін сипаттайтын теорема. Өзара әрекеттесетін, релятивистік, кванттық өріс теориясының математикалық физикасымен айналысқанда Рудольф Хаг қарым-қатынас кескінінің болуына қарсы аргумент келтірді, бұл нәтиже қазір Хаг теоремасы деп белгілі. Хагтың бастапқы дәлелі сол кездегі кең таралған өріс теорияларының нақты түріне сүйенген, бірақ кейіннен Холл мен Уайтман сияқты бірқатар авторлар тарапынан жалпыланды, олар бір ғана, әмбебап Гильберт кеңістігінің бейнесі еркін және өзара әрекеттесетін өрістердің екеуін де сипаттауға қабілетсіз екенін көрсетті. Рид пен Саймонның жалпылауы әр түрлі массалары бар еркін бейтарап скалярлық өрістерге де қатысты екенін көрсетті, яғни қарым-қатынас кескіні әрқашан, тіпті еркін өріс жағдайында да, үйлесімсіз болады.
While working on the mathematical physics of an interacting, relativistic, quantum field theory, Rudolf Haag developed an argument against the existence of the interaction picture, a result now commonly known as Haag’s theorem. Haag’s original proof relied on the specific form of then common field theories, but subsequently generalized by a number of authors, notably Hall & Wightman, who concluded that no single, universal Hilbert space representation can describe both free and interacting fields. A generalization due to Reed & Simon shows that applies to free neutral scalar fields of different masses, which implies that the interaction picture is always inconsistent, even in the case of a free field.
Кіріспе
Дәстүрлі түрде кванттық өріс теориясын сипаттау үшін каноникалық (анти)коммутациялық қатынастарды қанағаттандыратын операторлар жиынтығы және сол операторлар әрекет ететін Гильберт кеңістігін сипаттау қажет. Балама ретінде, сол операторлар бойынша еркін алгебраның бейнеленуін, каноникалық коммутациялық қатынастар бойынша модуль (CCR/CAR алгебрасы) беру керек; соңғы көзқарас бойынша операторлардың негізгі алгебрасы бірдей, бірақ әртүрлі өріс теориялары әртүрлі (яғни, унитарлық түрде тең емес) бейнелеулерге сәйкес келеді. Философиялық тұрғыдан алғанда, CCR алгебрасының әрекеті ирредуктивті болуы керек, әйтпесе теория екі жеке өрістің біріктірілген әсері ретінде жазылуы мүмкін. Бұл принцип циклдық вакуумдық күйдің болуын білдіреді. Маңыздысы, вакуум алгебралық бейнелеуді бірегей анықтайды, өйткені ол циклдық. Вакуумды сипаттаудың екі кең таралған тәсілі бар: өріс Гамильтонианының ең төменгі энергияның меншікті векторы немесе сандық оператор a†a арқылы жойылған күй. Егер бұл сипаттамалар әртүрлі векторларды көрсетсе, вакуум поляризацияланған деп есептеледі, бұл кванттық электродинамикадағы физикалық түсіндіруге сәйкес келеді. Хагтың нәтижесі, бір және де сол кванттық өріс теориясы вакуумды өзара әрекеттескен және еркін жағдайда өте әртүрлі қарауы керектігін түсіндіреді.
Физикалық / эвристикалық көзқарас
Хаг өзінің алғашқы еңбегінде атап өткендей, Хаг теоремасының түпкі негізі – вакуумдық поляризация. Кез келген өзара әрекеттесетін кванттық өріс (әртүрлі массалары бар өзара әрекеттеспейтін өрістерді де қамтиды) вакуумды поляризациялайды, және осының салдарынан оның вакуумдық күйі, еркін өрістің Хилберт кеңістігінен өзгеше, қайта нормаланған Хилберт кеңістігінде орналасады. Бір Хилберт кеңістігін екіншісіне бейімдейтін изоморфизмді табу әрқашан мүмкін болғанымен, Хаг теоремасы мұндай бейімдеудің сәйкес каноникалық коммутация қатынастарының унитарлық эквивалентті өкілдіктерін, яғни нақты физикалық нәтижелерді қамтамасыз ете алмайтынын көрсетеді.
Айналадағы жұмыс
Хааг теоремасына алып келетін негізгі шарттардың бірі – жүйенің орын ауыстыру симметриясы. Осыған байланысты, периодты шекаралық шарттарда қорап ішінде құрылатын немесе тиісті сыртқы потенциалдармен әрекеттесетін жүйелер теореманың қорытындыларынан тыс қалады. Хаг (1958) және Руэлл (1962) асимптотикалық еркін күйлерді зерттейтін Хаг-Руэлл шашырау теориясын ұсынды, бұл LSZ формуласын қысқарту үшін қажетті шарттарды формалдауға көмектеседі. Дегенмен, бұл әдістер массасыз бөлшектерге қолданылмайды және байланысқан күйлерге қатысты шешілмеген мәселелерге тап болады.