среда, 10 ноября 2010 г.

Как физики берут интегралы

Всех нас учили в университете брать интегралы. И конечно, на первом курсе объясняли нам что такое собственные и несобственные интегралы. Но где-то курсе на третьем научили нас плохому: брать интегралы как физики. Типичный пример, например, такой интеграл:
Как физик берет этот интеграл? Регуляризует спадающей экспонентой, берет интеграл, а затем снимает регуляризацию (Извиняюсь за банальные формулы):
Ну все же брали так, правда? Однако, не нужно лишних иллюзий относительно обоснованности подобного подхода. Дело в том, что можно предъявить регуляризации, которые будут давать другой результат. Вот например
В этом месте физики любят обсудить вопрос: а как же правильно, по-первому или по-второму? Физическая интуиция подсказывает, что первый способ более правильный, чем второй. "Что это ты за синус воткнул, специально, подлец, подбирал" - скажет вдумчивый читатель. Однако, никаких рациональных причин в пользу выбора первого способа регуляризации предъявить не удается, по той причине, что вопрос смысла не имеет.
Что я хочу сказать, это еще одну банальность: если вы изначально имели плохо определенный интеграл, то далее, по-разному его доопределяя, можно получить все что хочешь. Пост этот написан как размышление на тему Гришиной мечты. Рассмотрим по этому поводу такой интеграл
Ну что проще его посчитать так:
Но ведь этот интеграл не был определен ни при каких . Так что наша прескрипция - всего лишь прескрипция. Физики верят, что этот ответ --- "правильный", но рассмотрим такую, казалось бы, совсем непатологическую регуляризацию:
Здесь --- фиксированное число (например, ). Ну этот интеграл сходится на промежутке , а для остальных определяется аналитическим продолжением:
Ответ-то другой получился. И что же тут скажешь?
Скажу напоследок, что и сам я такой, беру интегралы как бог на душу положит. Но надеюсь всегда, а если это просто - то и проверяю, что начинал я с хорошо определенной величины, что регуляризовывал я ее только для удобства и что, если и ошибся, никто никогда мою ошибку не найдет.

1 комментарий:

  1. Ну, тут никакой провокации почти что и нет. Часто интегралы естественно доопределяются, если учитывать, что плоские волны "ограничены" в пространстве (волновые пакеты).

    У меня хуже случай был: интегралы (матричные элементы) брались однозначно, а ряд теории возмущений получался ошибочным, начиная с третьего порядка. А все потому, что я вначале пользовался "вульгарной" теорией возмущений, т.е. уже известными формулами. Правильное вычисление делается немного по-другому. Я назвал это явление "пертурбативно-спектральной некоммутативностью". Оказался важен порядок действий из-за чувствительности спектральной суммы к своим слагаемым. Я об этом напишу как-нибудь в своем блоге.

    ОтветитьУдалить