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伽利略群(时空定向完备群)。
我们可以为这个群提出不同的名称。
GGSOTO(伽利略空间定向与时间定向群)
或:
GSG(特殊伽利略群)。
或者,简称为:
SG(3,1):特殊伽利略群。
3个空间维度,1个时间维度。请记住,我们将PT群的作用写为如下形式:
(158)

然后我们转向某个空间和时间定向群。我们可以类似地写出这样一个群的作用:
(159)

这是一个更精细群的子群:
(160)

“空间和时间定向伽利略群”。其中:
(161)

相应的作用是:
(162)

这是一个单连通(连通)群。它是完整的、具有四个分量的伽利略群的子群:
(163)

该群支配着P、T和PT对称性:
(164)

并且也引出了反时间物体的问题(正如我们将在后文中基于相对论原理所做的那样)。
运动。
四维几何对象是“动态全息图”。在四维结构中,我们可以按时间顺序进行截面切割。每个截面都是一个由 (xi, yi, zi) 点构成的三维对象。如果我们考虑一个在时空中运动的点状对象,情况会更简单。那么,所考虑的时空结构就变成了一条路径,即一种运动。
……我们决定将物理粒子等同于点的运动。它们要么是某种“质点”,要么是点性能量(光子、中微子)。
……我们可以考虑所有可能粒子的所有可能运动,并将它们包含在一个
(165)
运动空间中。

……在时空中,我们可以找到光子、质子、中子、中微子、反质子等的所有可能路径。我们考虑无限多个可能的位置、速度以及其他有待发现的参数。在这无限多的路径中,有些路径对应于特定的粒子:例如电子。其他路径对应于光子。它们是不同的。它们形成两个不同的族,即两种
不同的运动种类。
我们寻找如何对粒子进行分类。然后我们寻找如何定义运动的种类。
我们将使用一种类似于欧几里得的方法。核心问题是:
哪些“对象”属于同一种类?
……答案:那些可以通过某个子群(称为此类对象的规律性)的元素作用,从而能够相互重合的对象。
……在欧几里得世界中,你不能将球体变换为立方体,反之亦然。它们属于不同的种类。不存在一个子群能够使得球体变换为立方体,反之亦然。
……同样地,在某个待定义的群中,不存在属于某个子群的元素,能够将光子的运动变换为电子的运动。它们本质上是不同的,属于不同的种类。
如果群中存在一个元素,其作用能将一种运动变换为另一种运动,那么这些运动就属于同一种类。它们是同一种粒子的两种不同运动。
……我们不会处理多粒子系统,如原子、分子。我们将专注于自由粒子的分析,即在真空中巡航的粒子。然后,在这次巡航过程中,某些参数是守恒的(质量、能量、其他……)
但是,仅凭对粒子时空路径的简单检查,不足以识别它并将其归入定义的种类。
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质子和中子可以以相同的速度沿相同的路径巡航。
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两个粒子可以以 v = c 的速度沿相同的路径运动,但其中一个是光子,另一个是中微子。
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正如我们稍后将看到的,两个沿相同路径、以光速同向运动的光子可能是不同的。它们具有P对称性。
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一个具有右螺旋性。
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另一个具有左螺旋性。
这对应于光的偏振。它们属于不同的种类吗?这取决于我们选择的群。
种类是相对于给定的群而言的。
动量。
……运动是一种特殊的选择,是动量空间中的一个点。考虑那些仅在质量上有所不同的种类的运动。我们取两个种类。质量为 ma 的粒子不能转换为质量为 mb 的粒子。即使它们在时空中的轨迹可以相同,我们也认为它们是两种不同种类的两种不同运动,即:
两种不同的运动种类。
(166)

动量是一组参数:
J = { J1 , J2 , J3 , ........, Jn }
其中一个是能量
J1 = E 。
另外三个:
( J2 = px , J3 = py , J4 = pz )
构成动量矢量 p,这些都是物理学家熟悉的量。
……这些量可以作为纯几何量出现,直接与所选的群相关。你将在后面看到,构成动量的量的数量等于群的维数。
……那么,我们要玩的游戏规则是什么?
