Кіріспе
Физикадағы кейбір формулаларды жеңілдету үшін жорамал сандарды қолданудың математикалық тәсілі. Физикада итальян физигі Джан Карло Вик есімімен аталған Уик айналымы – Миньковский кеңістігіндегі математикалық мәселенің шешімін, Евклид кеңістігіндегі байланысты мәселенің шешімінен, нақты сан айнымалысын жорамал сан айнымалысымен алмастыру арқылы табу әдісі. Уик айналымын физиканың екі көріне әртүрлі саласының теңдеулері арасындағы ұқсастыққа байланысты жұмыс істейтін пайдалы тәсіл деп қарастыруға болады. Бұл кванттық механика мен статистикалық механикадағы екі орталық ұғымның ұқсастығынан көрінеді, мұнда H – сақталған энергияға қатысты Гамильтондық: Шредингер теңдеуінен туындаған exp(−iHt/ℏ) түрлендіруі және жүйелерді ортада қарастырғанда пайда болатын Гиббс шарасы exp(H/kBT) (мұнда t – уақыт, ℏ – Планк тұрақтысы, T – температура және kB – Больцман тұрақтысы). Уик айналымы «айналым» деп аталады, себебі күрделі сандарды жазықтық түрінде бейнелегенде, күрделі санды жорамал бірлікке көбейту – сол санды көрсететін векторды координата басынан π/2 бұрышына қарсы сағат тілі бағытында айналдырумен тең.
In physics, Wick rotation, named after Italian physicist Gian Carlo Wick, is a method of finding a solution to a mathematical problem in Minkowski space from a solution to a related problem in Euclidean space by means of a transformation that substitutes an imaginary number variable for a real number variable. Wick rotations can be seen as a useful trick that works because of the similarity between the equations of two seemingly distinct fields of physics. This can be seen by the similarity between two central objects in quantum mechanics and statistical mechanics, where H is the Hamiltonian relating to conserved energy: The transformation exp(−iHt/ℏ) derived from the Schrödinger equation and the Gibbs measure exp(H/kBT) arising when considering systems in an environment (where t is time, ℏ is the Planck constant, T is temperature and kB is the Boltzmann constant). Wick rotation is called a rotation because when we represent complex numbers as a plane, the multiplication of a complex number by the imaginary unit is equivalent to counter clockwise rotating the vector representing that number by an angle of magnitude π/2 about the origin.
Термиялық/кванттық және статикалық/динамикалық
Бірге алғанда, бұрынғы екі мысал кванттық механиканың жол интегралы тұжырымдамасының статистикалық механикамен қалай байланысты екенін көрсетеді. Статистикалық механика бойынша, Т температурасындағы жиынтықтағы әрбір серіпкіштің пішіні жылулық флуктуацияларға байланысты ең төменгі энергиялы пішінен ауытқиды; белгілі бір пішіндегі серіпкішті табу ықтималдығы ең төменгі энергиялы пішіннен энергия айырмашылығына пропорционал түрде экспоненциалды түрде кемиді. Сол сияқты, потенциалда қозғалатын кванттық бөлшекті жолдардың суперпозициясы арқылы сипаттауға болады, әр жолдың фазасы exp(iS) болады: жиынтықтағы пішіндегі жылулық өзгерістер кванттық бөлшектің жолындағы кванттық белгісіздікке айналады.
Қосымша мәліметтер
Шредингер теңдеуі мен жылу теңдеуі Вик айналымы арқылы да байланысты. Дегенмен, шағын айырмашылық бар. Статистикалық механикалық n-нүктелік функциялар оңдық қасиетке ие, ал Вик айналған кванттық өріс теориялары рефлексиялық оңдыққа ие. Вик айналымы сонымен қатар, шекті кері температура β-дағы кванттық өріс теориясын "түтік" R³ × S¹ арқылы статистикалық механикалық модельмен байланыстырады, мұнда жорамал уақыт координатасы τ, β периодымен периодты болады. Алайда, Вик айналымын ішкі көбейтіндіге байланысты стандартты норма және метрикамен жабдықталған комплекс векторлық кеңістіктегі айналым ретінде қарастыруға болмайды, себебі мұндай жағдайда айналым өзін-өзі жойып, әсер етпейді.
Қатаң дәлелдеу
Дирк Шлингманн Остервальдер-Шредер теоремасын қолданып, еуропалық геометрия және кванттық өріс теориясы арасындағы тығыз байланысты құруға болатынын көрсетті.