مشروع فريق ديناميكي ومكان لحظة

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • يعرض النص نظرية المجموعات الديناميكية وتأثيرها على فضاء الزخم. ويشرح كيف يمكن استخدام هذه المجموعات لوصف الجسيمات الأساسية.
  • يتناول مفهوم التأثير المتزامن لمجموعة على فضاء زخمها، الذي قدمه جان ماري سوريو، ويُبرز أهميته في الفيزياء النظرية.
  • يُبرز النص تحوّلاً في النموذج الفيزيائي، من خلال مقارنة النهج التقليدي بالرؤية الجديدة القائمة على المجموعات الديناميكية.

a4114

14

المشروع.

... سيكون نقطة بدائنا مجموعة ديناميكية G، أي عائلة من المصفوفات المربعة g.

... ديناميكية: لأن الوقت مشارك فيه.

... تمتلك هذه المجموعة بعدد معين n. يمكنها أن تعمل على مساحة X، والتي لها بعد خاص (والذي لا علاقة له بعدد المجموعة، حيث يكون هذا الأخير عدد المعايير المستقلة التي تحدد كل مصفوفة g من المجموعة، والتي تشكل المجموعة G).

... الآن نحتاج إلى عملية، لتعريف مساحة يعمل عليها المجموعة، مساحة الزخم (أو مساحة الزخم). هذه المساحة ليست الفضاء-الزمن حيث تُفترض أن الجسيمات تتحرك. بناء مثل هذه المساحة سيأخذنا إلى بلد غريب، سيشبه أرضًا مصابة بالفصام. ولكن إذا اتبعت هذا الطريق، فستكون أقرب إلى الواقع الفيزيائي من أي وقت مضى.

... بمجرد أن نملك مساحة للعب فيها، وعملية للعمل بها، يمكننا تصنيف زخم الحركة إلى أنواع، ثم تحديد هذه الأنواع بالجسيمات الأساسية.

... أعلاه، أشرنا إلى أن حاصل ضرب مجموعة بناقل، الذي يتوافق مع SO(2) و O(2)، وكذلك SO(3) و O(3)، يشكل عملية: g × r

أي:
(166b)

لدينا أيضًا القدرة على كتابته بشكل مكافئ:
(167)

للمجموعة الإقليدية الموجهة والمجموعة الإقليدية الكاملة، يجب علينا كتابة عملية:
(168)

ولكن هذه العمليات، تمامًا كما تفعل العمليات المقابلة للمجموعات الديناميكية على المساحة، مثل:
(169)

لا تنتج... أي شيء. إنها تنقل فقط الأشياء في الفضاء، أو في الفضاء-الزمن، أو في مساحات أكثر تعقيدًا (مساحة ذات خمسة أبعاد، مساحة ذات عشرة أبعاد).

يجب أن نبحث عن شيء "مخفٍ تحت المجموعة": مساحة زخمها (كل مجموعات المصفوفات تمتلك واحدة)، وعملية

العملية المترافقة للمجموعة على مساحة زخمها.

التي تتوافق مع الفيزياء الحقيقية.

ما هي الفيزياء؟

...سؤال جيد. اخترع الرياضي الفرنسي جان ماري سوريو مفهوم العملية المترافقة لمجموعة على مساحة زخمها، وأثبت ذلك في أوائل السبعينيات. سيتم تطوير هذا المفهوم لاحقًا.

...بالطبع، سيطرح الفيزيائي، بعد الانتهاء من الحسابات، السؤال:

لماذا؟

...بمعنى آخر، تعمل، ولكن هل يمكننا إعطاء معنى فيزيائي لمفهوم العملية المترافقة لمجموعة ديناميكية على مساحة زخمها؟ يبدو أن الإجابة هي لا.

...تخيل أنك طالب لأرسطو. فجأة تشعر بفكرة وتخترع كلمة جديدة لاسمها:
العَطَلَة.

...يأتي أرسطو. لقد أُخبر من قبل طلاب آخرين أنك اخترعت شيئًا جديدًا، ويطلب منك:

  • هل يمكنك أن تشرح لنا ما يعنيه "العَطَلَة"؟

لن تتمكن من فعل ذلك باستخدام لغة أرسطو. ستواجه حينها تغييرًا في النموذج.

...انقل إلى العصور الوسطى. حاول شرح رد فعل كيميائي باستخدام لغة العناصر الأربعة. أيضًا مستحيل...

العملية المترافقة لمجموعة على مساحة زخمها تمثل تغييرًا في النموذج. إنها رؤية جديدة للفيزياء.

في الواقع، يتعامل الفيزيائيون باستمرار مع عمليات المجموعات عندما يتحدثون عن "الثبات" أو "قوانين الحفظ".

سيطرح الفيزيائي التقليدي السؤال التالي:

  • هل يمكنك تفسير معنى العملية المترافقة لمجموعة على مساحة زخمها بلغة بسيطة إن أمكن؟

نرد:

  • لماذا تستخدم قوانين الحفظ في الفيزياء؟

  • أه... لأن هناك كميات محفوظة: الطاقة، الكتلة، الشحنة الكهربائية...

  • لماذا تُحفظ هذه الكميات؟

  • لكنها مبدأ أساسي!

  • يا صديقي العزيز، اعتبر العملية المترافقة لمجموعة على مساحة زخمها مبدأ أساسي.

  • ما المقصود بذلك؟

  • ترتكز كل الفيزياء على هيكل مجموعة. إذا حددت المجموعة، يمكنك بناء عملية مترافقة لها ومساحة زخم مطابقة. ثم تصبح مكونات الزخم الكميات الفيزيائية المقابلة.

  • ………

انتبه. إذا كنت فيزيائيًا (حتى فيزيائيًا نظريًا...) وقرأت ما يلي، فسوف تمر بتحول نموذجي. وبعد ذلك، ستكون الفيزياء ببساطة... مختلفة.

العمليات.

ما هي العملية؟
شيء مرتبط بمجموعة، ويُخضع للمبادئ التالية:
(170)

بالطبع، لجميع مجموعات المصفوفات، عملية التكوين هي:

x
(ضرب المصفوفات الصف-العمود)

لجميع مجموعات المصفوفات، يمكننا كتابة:
(171)

نعتبر المتجه العمودي:
(172)

حيث x، على سبيل المثال، يمثل المتجهات (173)

هل (174)

يحقق مبادئ عملية؟ دع g و g' يكونان عنصرين من المجموعة G.
(175)

(175b)

يجب أن يكون لدينا:
(176) Ag(Ag'(x)) = Ag''(x)

أي:
(177)

بسبب خاصية التجميع:
(178) g'' = g × g'

إنه بالفعل عملية للمجموعة.

... لاحظ أننا وضعنا عنصر g من المجموعة G على اليسار. ماذا يحدث إذا وضعناه على اليمين؟ فسيجب أن يُدمج مع مصفوفة صف y.
(179) Ag(y) = y × g

هل هي عملية؟

Index نظرية مجموعات ديناميكية

النسخة الأصلية (الإنجليزية)

a4114

14

**The project. **

...Our starting point will be a group Dynamic G , i.e. a family of square matrixes g .

...Dynamic : because time is involved .

...This group has a certain dimension n .It may act on a space X, which has its own dimension ( which has nothing to do with the dimension of the group, this last being the number of independent parameters which define each matrix g of the set, forming the group G ).

...Now we need an action , to define a space on which the group acts, its momentum space. This space is not space-time in which the particles are supposed to travel. Building such space will take us in a strange country, which will looks like some schizophrenic land. But if you follow this way you will be closer to physical reality that you have never been before.

...When we will have a space to play with, and an action ton act on, we will classify the moments-movements into species and identify such species to elementary particles.

...Above we said that the produce of a group by a vector, corresponding to SO(2) and O(2), as well as SO(3) and O(3) corresponded to an action : **g **x r

i.e :
(166b)

Notice we could write it in the equivalent way :
(167)

For oriented Euclid's group and complete Euclid's group we need to write an action :
(168)

But these actions, as well as the corresponding actions of dynamics groups on space, like :
(169)

give ... nothing. They just carry objects in space, or space-time, or more refined spaces ( 5 dimensional space, ten dimensional space ).

We have to search something "hidden under the group" : itsmomentum space ( all groups of matrixes own one ) and its

coadjoint action on its momentum space.

which corresponds to real physics.

**What is physics **?

...Good question. The French mathematician Jean-Marie Souriau invented the concept of coadjoint action of a group on its momentum space and showed, in the early seventies. In the following this will be developped.

...Of course, the physicist, at the end of the calculation, will ask

Why ?

...In other terms, it works, but can we give a physical meaning to this concept of coadjoint action of a dynamic group on its space momentum. The answer seems to be no.

...Imagine you are a student of Aristotle. Suddently you have a intuition and you invent a new word to name it :
inertia.

...Aristotle arrives. He has been warned by other students that you had invented something new, and he asks ;

  • Could you explain to us what means inertia ?

You will be unable to do it, using Aristotle's words. You will have encouneted a paradigmatic change.

Jump to the middle-age. Try to explain a chemical reaction in terms of four elements vocabulary. Impossible too...

The coadjoint action of a group on its space momentum is a paradigmatic change. It is a new insight on physics.

In fact, physicists handle group actions all the time when they speak about "invariance", conservation laws".

Such conventional physicist will ask :

  • Can you explain to me what is the meaning of the caodjoint action of a group on its momentume space, in simple worlds, if possible ?

We answer :

  • Why do you use conservation laws, in physics ?

  • Aoh... because there are conservative quantities : energy, mass, electric charge...

  • Why are they conserved ?

  • But, it is a basic principle ! ....

  • My dear friend, consider the caodjoint action of a group on its momentum space as a basic principe.

  • What do you mean ?

  • Any physics is based on a group structure. If you identify the group, you may build its caodjoint action and the corresponding momentum space. Then the components of the moment are the corresponding physical quantities.

  • ........

Warning. If you are a physicist (even a theoretical physicist...) and if you read what follows you will undergo a paradigmatic mutation. After, physics will be simply... different.

Actions.

What is an action ?
Something linked to a group, which obeys the following axioms :
(170)

Of course, for groups of matrixes, the composition operation is :

x
( line-column matricial multiplication )

For matrixes groups we can write :
(171)

Consider the column-vector :
(172)

where x , for an example, represents vectors (173)

Does (174)

fits the action's axioms ? Let g and g' be two elements of the group G.
(175)

(175b)

We must have :
(176) Ag ( Ag'(x)) = Ag"(x)

i.e :
(177)

under associativity property :
(178) g" = g x g'

is a group's action.

...Notice we put the element g of the group G on the left. What happens if we put it on the righ ? Then it must be combined to a line-matrix y.
(179) Ag(y) = y x g

Is it an action ?

Index Dynamic Groups Theory