Выбрать главу

𝑎(ν)

=

𝑎

𝑅

(ν)

+

𝑖𝑎

𝐼

(ν)

.

(12.111)

Можно отметить также, что для возмущения, вызываемого классическим потенциалом, соответствующим гауссову шуму, α(τ) — действительная функция [см. (12.87)1, а действительная часть α(ν) является спектральной функцией мощности шума, определённой соотношением (12.32). Следовательно, для таких классических шумовых систем

𝑎

𝑅

(ν)

=

𝑎

𝑅

(-ν)

(12.112)

и в первом порядке по возмущению

[скорость перехода 𝑛→𝑚]

=

[скорость перехода 𝑚→𝑛]

.

(12.113)

Обе скорости пропорциональны мощности 𝑃(ω) при значении ω, равном частоте перехода. Таким образом, классические потенциалы с равной вероятностью вызывают переходы вверх и вниз.

Другой интересный пример представляет среда, которая не может с какой-либо заметной вероятностью возмещать энергию. Например, если первоначально она находится в основном состоянии или при нулевой температуре. Мы назовём такую среду «холодной». В этом случае переходы системы 𝑞 с возрастанием энергии (𝐸𝑚-𝐸𝑛) маловероятны. Следовательно, для систем в холодной среде

𝑎

𝑅

(ν)

 при

ν>0

(12.114)

и в первом порядке по возмущению

[скорость перехода 𝑛→𝑚]

=0, если 𝐸

𝑚

-𝐸

𝑛

.

(12.115)

Так как любая функция 𝑎(ν) может быть представлена суммой двух величин [величины, определяемой соотношением (12.112), и величины, определённой в (12.114)], то очевидно, что любой не зависящий от времени гауссов функционал эквивалентен системе в холодной среде, подвергающейся воздействию флуктуирующего классического потенциала, описываемого гауссовым выражением. Этот вывод следует из правила IV и того факта, что произведение двух гауссовых функций тоже есть гауссова функция. Если воздействие одной среды на систему представляется функцией 𝐴1(𝑡,𝑡'), как это сделано в соотношении (12.87), а воздействие другой среды — аналогичной функцией 𝐴2(𝑡,𝑡'), то единственный член взаимодействия в парциальном результирующем гауссовом функционале равен 𝐴1+𝐴2.

§ 9. Функционал влияния гармонического осциллятора

Ниже мы дадим пример того, как из выражения (12.90) можно вывести функционал 𝐹 для среды, состоящей из гармонических осцилляторов с координатами 𝑄. Осцилляторы находятся в основном состоянии и их координаты линейно связаны с координатами 𝑞, взаимодействие описывается членом 𝑆𝑖(𝑞,𝑄) = 𝐶∫𝑞(𝑡)𝑄(𝑡)𝑑𝑡. Будем считать, что все осцилляторы имеют единичную массу и собственную частоту ω, так что

𝑆

0

(𝑄)

=

1

2

[

𝑄̇(𝑡)²

+

ω²𝑄(𝑡)²

]

𝑑𝑡

.

(12.116)

Тогда

𝐹[𝑞(𝑡),𝑞'(𝑡)]

=

 

𝑚

exp

𝑖

1

2

𝑄̇(𝑡)²

+

1

2

ω²𝑄(𝑡)²

+

+

𝐶𝑞(𝑡)

𝑄(𝑡)

𝑑𝑡

exp

-𝑖

1

2

𝑄̇'(𝑡)²

+

1

2

ω²𝑄'(𝑡)²

+

+

𝐶𝑞'(𝑡)

𝑄'(𝑡)

𝑑𝑡

𝒟𝑄(𝑡)

𝒟𝑄'(𝑡)

,

(12.117)

где 𝑚 — конечное состояние, а первоначальным является основное состояние. Легко видеть, что интеграл по 𝑄 гауссов, и фактически мы уже вычисляли его. Он точно совпадает с амплитудой перехода 𝐺𝑚0, полученной в § 9 гл. 8 для гармонического осциллятора, на который действует внешняя сила. Сила, обозначенная там через γ(𝑡), здесь равна 𝐶𝑞(𝑡) 1). Поэтому амплитуда определяется выражением (8.145) при 𝑛=0:

𝐺

𝑚0

=

(𝑚!)

(𝑖β*)

𝑚

𝐺

00

,

(12.118)

1) Возможно, для читателя будет предпочтительнее представить выражение (12.117) в форме 𝐹[𝑞(𝑡),𝑞'(𝑡)] = ∫ 𝑑𝑄𝑓 𝐾(𝑄𝑓,𝑡𝑓;𝑄𝑖𝑡𝑖) 𝐾'*(𝑄𝑓,𝑡𝑓;𝑄'𝑖𝑡𝑖) φ0(𝑄𝑖) φ*0(𝑄'𝑖) 𝑑𝑄𝑖 𝑑𝑄'𝑖 ,