LINUX.ORG.RU
ФорумTalks

Околофизическое


0

0

Друзья, при размышлении над одной простой задачкой меня заклинило где-то на уровне преобразования Фурье. Здесь это безусловный оффтопик, но чем черт не шутит - вдруг кто подскажет?

Ели формулировать коротко, вопрос в следующем. Позволяет ли низкоэнергетическая теория в принципе находить статические (одновременные) корреляторы?

Поясню на примере. Рассмотрим электроны в одномерной системе. Скажем, в углеродной нанотрубке, полупроводниковом квантовом проводе, etc. В низкоэнергетической области, то есть в области возбуждений с энергией много меньше фермиевской, поведение 1D электронов описывается латтинджеровой моделью. Допустим, я хочу вычислить для основного состояния коррелятор плотность-плотность <\rho(t) \rho(0)>. Его фурье-преобразование по времени есть структурный фактор S(\omega), который латтинджерова модель, будучи низкоэнергетической теорией, дает для \omega много меньших Е_Ферми, и только для них - чему равен S(\omega) при больших частотах, неизвестно. Я буду вычислять интересующий меня коррелятор <\rho(t) \rho(0)> как обратное фурье-преобразование от S(\omega). Коль скоро я знаю поведение S(\omega) лишь при \omega \to 0, я получу коррелятор плотности лишь при t \to \infty, а область t\approx 0 оказывается недоступной. По этой логике выходит, что заинтересуй меня одновременный коррелятор <\rho(0) \rho(0)>, я не смог бы его вычислить с помощью латтинджеровой модели. Что же получается, в низкоэнергетической теории в принципе нельзя вычислять статические корреляторы?

Раньше физики выбирали Слаку , а сейчас походу выбирают химию , эх молодеж молодеж :)

Id ★★
()
Ответ на: комментарий от Id

КАКАЯ же это химия? это чистая физика! в школу, неуч. эх, Протвино, мткф, электромагнитные волны в микрополости. ностальгия.

wieker ★★
()
Ответ на: комментарий от wieker

Это очень сильная химия, ботаника так не торкает.

Id ★★
()

Я переписал твой вопрос на формальный язык. То, что ты спрашиваешь
 сводится к следующей проблеме: можно ли совершить предельный переход под знаком несобственного интеграла, иными словами, равны ли пределы

\lim_{\omega \to \infty}{\int_{0}^{\infty}\exp{(-i\omegat)f(t)d\ t}} =(?) \int_{0}^{\infty}\lim_{\omega \to \infty}{\exp{(-i\omegat)}f(t)d\ t} 

Ответ - видимо нет. Какая физика за этим? А хз :)

annoynimous ★★★★★
()

А по-моему, это не кореллятор, а говно.

anonymous
()
Ответ на: комментарий от annoynimous

Да вроде бы я не это спрашивал. Мой вопрос относился к тому, можно ли найти f(t) для малых t, зная f(\omega) лишь при малых \omega. Любой математик наверняка ответит, что нет, нельзя. Но тогда я не понимаю, какого дьявола физики в миллионе - буквально - работ считают статические корреляторы для основного состояния низкоэнергетических теорий.

А Ваше равенство и правда несправедливо. Хотя бы потому, что предел в правой части не существует.:)

SlonoInquisitor
() автор топика

А вообще я тут подумал...

Беда в том, что Вы неправильно понимаете термин "низкоэнергетическая модель". Он означает, что теория дает _правдоподобные результаты_ только для низкоэнергетичной части спектра. Естественно, обратимости Фурье преобразования никто не отменял, поэтому, обратив расчетную S(\omega) по формулам обращения, Вы в точности получите коррелятор в любой момент времени. Проблема в том, что то же самое неприменимо к _экспериментально_получаемой_ функции S(\omega), которая, будучи обращена по формуле обратного преобразования даст другие результаты. И противоречия тут нет, ибо преобразование Фурье - нелокальное, т.е. на результат преобразования в _одной_ точке влияет вся кривая, а не ее часть. И небольшие изменения низкоэнергетичной части влекут большие изменения высокоэнергетичной, хотя результат Фурье-преобразования может быть _очень_ близок (в чем и заключается смысл фразы "терия приближенно описывает...")

annoynimous ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от annoynimous

>теория дает _правдоподобные результаты_ только для низкоэнергетичной части спектра.

Не-не, вот латтинджерова модель является не просто правдоподобной, а асимптотически точной в низкоэнергетическом секторе. Так что при \omega->0 я знаю все отклики точно. Но я согласен с тем, что поведение корреляторов при конечном t зависит от всего \omega-спектра, в том числе и от высокоэнергетической части. А дальше вступает в игру фольклорная теорема из Фурье-анализа, гласящая, что поведение при малых t определяется спектром при больших \omega. Этой-то части спектра я и не знаю. Так что выходит, что корреляторы <\rho(t)\rho(0)> для малых t в принципе не определяются в рамках низкоэнергетической теории.

SlonoInquisitor
() автор топика
Ответ на: комментарий от SlonoInquisitor

А высокоэнергетическая часть всё-таки присутствует? Или её принудительно убирают "замораживанием" квантовых состояний?

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Xellos

ЛОР не тупеет, просто временной ряд событий разбодяживается шумом нахлынувших мальчиков из подворотни.

Lumi ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от Lumi

Высокоэнергетическая часть, конечно, есть. То есть, структурный фактор S(\omega), к примеру, при больших \omega отнюдь не ноль, и запросто может быть большим. Просто по-честному он в этой области неизвестен.

SlonoInquisitor
() автор топика
Ответ на: комментарий от SlonoInquisitor

> Не-не, вот латтинджерова модель является не просто правдоподобной, а асимптотически точной в низкоэнергетическом секторе.

Ещзе хуже. Асимптотическая точность означает, грубо говоря, что приближение имеет конечную точность на любом интервале. И тем более, высокоэнергетичная часть _вообще_ неправильная :) Хотя и дает правильные результаты при обратном преобразовании. Могу сослаться на пример:

так, асимптотически (x\to\infty) 1/x ~ x/(x^2+a^2), однако в пределе x\to 0 они ведут себя совершенно по-разному.

annoynimous ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от annoynimous

Кстати, отличный пример получился: функции
1. 1/t,
2. t/(t^2+a^2),
3. (1+1/t^2)/t,
все имеют одну и ту же асимптотику на бесконечности.
И действительно, их Фурье-образы (с точностью до постоянного общего
 сомножителя) имеют одно и то же предельное значение при w\to 0
 (правда, справа и слева от 0 разные, ), но это не особо важно.
И деиствительно, они отличаются в 0 и имеют совершенно разный вид Фурье-образов на бесконечности:
1. константа
2. экспоненциальное убывание к 0
3. парабола (нечетным образом продолженная)

:)

annoynimous ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от annoynimous

Ну да. Я про это и говорю. С математической точки зрения, все прозрачно. Вопрос в том, действительно ли статический коррелятор соответствует бесконечно большой энергии возбуждений. Если считать, что энергии однозначно связаны с частотами гармоник Фурье, то это так. Но тогда возникает концептуальная сложность с низкоэнергетической теорией. Блин, ни одного статического коррелятора не сосчитаешь! Это же значит, что основное состояние никак не опишешь, только возбуждения над ним. Что-то здесь не так, нутром чую.

SlonoInquisitor
() автор топика
Ответ на: комментарий от annoynimous

А давайте подумаем, чем характеризуется основное состояние? (Помимо энергии, которую латтинджерова модель все равно не дает, но это отдельная песня.) Ну, скажем, распределением плотности. А это статический коррелятор, <\psi^+(x,t=0)\psi(x,t=0)>. И вот, получается, фиг его вычислишь, зная только низкоэнергетическое поведение системы. Или, скажем, распределением электронов по импульсам, которое выражается через статическую же функцию Грина <\psi^+(y,t=0)\psi(x,t=0)>.

SlonoInquisitor
() автор топика
Ответ на: комментарий от SlonoInquisitor

А откуда, собственно, следует, что psi_0 описывает низшее по энергии состояние? Может это вообще не чистое состояние, а смешанное, описываемое некоторой матрицей плотности? Но это лирика. А формально я могу сказать вот что:

Даже в стационарном состоянии psi_0(t) зависит от времени в форме множителя exp(-iEn/\hbar t) (так получается, если рассмотреть действие пропагатора exp(-iH/\hbar t) на стационарную функцию). Основное состояние характеризуется низшим значением E0 и в действительности описывает асимптотическое поведение коррелятора в асимптотическом пределе. Как раз Фурье-преобразование дает в этом случае дельта-функцию с положением пика при E0. Так что получается, что какую-то информацию получить все-таки можно. Или я чего-то не понимаю.

annoynimous ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от annoynimous

Да пусть будет изолированная система с волновой функцией. Беспокоит меня вот что. В челен-лемановском представлении коррелятора фигурируют все возбужденные состояния, в том числе и с большими энергиями, и не видно, почему их вклад был бы мал. Я уже примерно понимаю, в чем здесь дело, но пока еще остается пара внутренних вопросов. Как на них отвечу - напишу здесь. Спасибо!

SlonoInquisitor
() автор топика
Ответ на: комментарий от DNA_Seq

Да не, пока это сугубо теоретические размышления о структуре электронного состояния в одномерии.:)

SlonoInquisitor
() автор топика
Ответ на: комментарий от SlonoInquisitor

> челен-лемановском представлении коррелятора фигурируют все возбужденные состояния, в том числе и с большими энергиями

При больших временах сильно осциллирующие члены, отвечающие высоким энергиям эффективно обнуляются :)

annoynimous ★★★★★
()
Ответ на: комментарий от annoynimous

Во-во. Но меня-то интересуют малые времена. Впрочем, челен-леман может оказаться просто неудобным способом вычисления.

SlonoInquisitor
() автор топика

По трезвому размышлению кажется, что вычисление статических корреляторов все же проводить в рамках низкоэнергетической теории. В самом деле, вспомним широко известную работу Шульца по вигнеровской кристаллизации в одномерии. В ней как раз и вычислялись статические (одновременные) корреляторы флуктуаций плотности. При таком вычислении нужно иметь в виду, что флуктуация плотности создается внешним возмущением $\phi(\omega)$, которое включается адиабатически медленно, т.е. при $\omega \to 0$. Флуктуация связана с $\phi$ соотношением $\rho(\omega)=\chi(\omega)\phi(omega)$, где $\chi$ есть зарядовая восприимчивость. Стационарный (не зависящий от времени) отклик плотности определяется интегралом по всем частотам. Коль скоро $\phi(\omega)$ сосредоточена вблизи $\omega=0$, вклад в интеграл дают значения $\chi(\omega)$ лишь при $\omega \approx 0$. А это как раз область, доступная в нашей низкоэнергетической теории.

SlonoInquisitor
() автор топика
Вы не можете добавлять комментарии в эту тему. Тема перемещена в архив.