Klein01 几何就是齐性空间,在那里,物体可 以随意移动而保持形状不变,因此,它们是由一个相关的对称群来控制的
我们现在来谈谈Klein思想在几何方面以及物理学方面的重要性。对于Klein而言,几何就是齐性空间,在那里,物体可 以随意移动而保持形状不变,因此,它们是由一个相关的对称群来控制的。Euclid群给出Euclid几何而双曲几何源于另一个李群。于是每一个齐性几何 对应一个不同的李群。但是到了后来,随着对Riemann的几何学工作的进一步发展,人们更关心那些不是齐性的几何,此时曲率随着位置的变化而变化,并且 空间不再有整体对称性。
然而,李群仍然起着重要的作用,这是因为在切空间中我们有Euclid坐标,以至于李群可以出现在一种无穷小的层 面上。于是在切空间中,从无穷小的角度来看,李群又出现了,只不过由于要区分不同位置的不同点,我们需要用某种可以处理不同李群的方式来移动物体。这个理 论是被Elie 嘉当真正发展起来的,成为现代微分几何的基石,该理论框架对于Einstein的相对论也起着基本的作用。当然Einstein的理论极大地推动了微分几 何的全面发展。
如果你实施一个坐标变换,就可以用几何的观点来描述电磁力和牛顿引力;详情请参见温伯格的《引力论与宇宙论》。假设我们讨 论的电磁力和牛顿引力都是吸引力,那么这两种吸引力分别服从双重椭圆几何和单重椭圆几何定律;因此,极矢量与轴矢量的对偶性实际上就是双重椭圆几何与单重 椭圆几何的对偶性。另一方面,椭圆几何群对应着一个李群,这就同杨-Mills规范场有了联系,因为杨-Mills规范理论中,规范群正是一个半单李群。
这种观点是有物理上可观测效应的。考虑质子和中子之间的同位自旋,在Klein的单重椭圆几何的模型中,我们可以认为质子和中子是边界上直径相对两端两点,而边界上直径相对两端两点又必须看作是同一个点;这样就可以很自然地得出同位自旋和同位角动量的概念来。 |
henryharry2 |
2011-03-11 12:37 |
狭义相对论告诉我们,沿着一束光以与光传播速度相同的速度运动是不可能的;相对于某个选定的惯性系,原则上你能够使你的速 度尽可能地接近光速,但到达不了光速——但是不论你多么地接近光速,当你测量光束本身的速度时,你总是得到c。在我们讨论克雷默的思想之前,用几何的观点 讨论一下相对论的意义;牛顿时空是一种绝对时空,有一个绝对的坐标原点,得出光速可变的结论。因此需要抛弃坐标原点,才能得出光速不变的结论;我们知道, 仿射空间中确实不需要绝对的坐标原点。事实上,我们已经证明过罗伦兹群确实是一个仿射群;仿射空间中有相对坐标原点,实际上,相对坐标原点即是代表粒子的 粒子性的坐标原点。
这自然地引出了量子化的过程,以三维仿射空间为例,表示一个矢量需要三个维度,表示坐标原点也需要三个维度,如果将仿 射空间嵌入到矢量空间中,就只能嵌入到一个六维的相空间中,与哈密顿原理相仿;这样,坐标空间与动量空间是对偶的,这正是矩阵力学的基本原理。这样,从相 对论原理我们也可以导出量子力学的基本假设。
不仅如此,有两种在仿射变换下保持不变的坐标系,一种类似于正、反粒子之间的对称性,另外一 种是质心坐标系,Dirac理论只考虑了第一种情况,而忽视了第二种情况;这说明狭义相对论也可以扩充,那么这第二种相对论不变性有什么现实意义呢?看起 来有许多物理实验都证实这种不变性确实存在。首先,如果质心不变性成立的话,才可能有弦的存在,一根弦连接的正反两个夸克;用仿射几何的话说,正是正、反 粒子对称性再加上质心坐标的不变性。
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Klein01 几何就是齐性空间,在那里,物体可 以随意移动而保持形状不变,因此,它们是由一个相关的对称群来控制的