Functional integration is a collection of results in mathematics and physics where the domain of an integral is no longer a region of space, but a space of functions. Functional integrals arise in probability, in the study of partial differential equations, and in the path integral approach to the quantum mechanics of particles and fields.
In an ordinary integral (in the sense of Lebesgue integration) there is a function to be integrated (the integrand) and a region of space over which to integrate the function (the domain of integration). The process of integration consists of adding up the values of the integrand for each point of the domain of integration. Making this procedure rigorous requires a limiting procedure, where the domain of integration is divided into smaller and smaller regions. For each small region, the value of the integrand cannot vary much, so it may be replaced by a single value. In a functional integral the domain of integration is a space of functions. For each function, the integrand returns a value to add up. Making this procedure rigorous poses challenges that continue to be topics of current research.
Functional integration was developed by Percy John Daniell in an article of 1919 and Norbert Wiener in a series of studies culminating in his articles of 1921 on Brownian motion. They developed a rigorous method (now known as the Wiener measure) for assigning a probability to a particle's random path. Richard Feynman developed another functional integral, the path integral, useful for computing the quantum properties of systems. In Feynman's path integral, the classical notion of a unique trajectory for a particle is replaced by an infinite sum of classical paths, each weighted differently according to its classical properties.
Functional integration is central to quantization techniques in theoretical physics. The algebraic properties of functional integrals are used to develop series used to calculate properties in quantum electrodynamics and the standard model of particle physics.
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Une 'intégrale de chemin' (« path integral » en anglais) est une intégrale fonctionnelle, c'est-à-dire que l'intégrant est une fonctionnelle et que la somme est prise sur des fonctions, et non sur des nombres réels (ou complexes) comme pour les intégrales ordinaires. On a donc ici affaire à une intégrale en dimension infinie. Ainsi, on distinguera soigneusement l'intégrale de chemin (intégrale fonctionnelle) d'une intégrale ordinaire calculée sur un chemin de l'espace physique, que les mathématiciens appellent intégrale curviligne.
L’action est une grandeur fondamentale de la physique théorique, ayant la dimension d'une énergie multipliée par une durée, ou d'une quantité de mouvement multipliée par une distance. Elle est notée habituellement et plus rarement . Cette grandeur a été définie par Leibniz en 1690. Elle s'est avérée d'une grande importance lors de la mise en évidence du principe de moindre action par Maupertuis en 1744, et plus tard lors de la découverte par Planck en 1900 de la constante universelle qui porte son nom, nommée par lui « quantum élémentaire d'action ».
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