群与物理学的伴随作用动量

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

  • 本文探讨了庞加莱群的概念及其在相对论物理中的作用。
  • 它解释了能量、质量和动量之间的关系,特别是针对静止粒子的情况。
  • 详细介绍了伴随作用,并特别关注零质量粒子。

群与物理的伴随作用动量

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我们已经看到,根据第一种思路,可以消除过渡 f:设想质点以速度 v 远离(或靠近,总之以速度 v 运动),在时间间隔 e = Δt 内产生位移 c = v Δt。

从相反的角度来看,这将是观察者以速度 v 移动,在时间间隔 Δt 内走过路径 c = v Δt。

因此,我们不妨忽略这个过渡,因为它总可以通过“伴随粒子的运动”来消除,从而将速度 v 与路径 c 联系起来。

从数学上看,这仅仅是一个子群,即平移群,我们曾错误地试图将速度、时间与路径联系起来,使得船上的航程计、计时器和速度表的刻度并非完全独立。

这在物理上是合理的。

然而,仍存在这些神秘的地下运动,以及在额外维度 z 上附加一个量 f 的现象。“量子地下世界”,这是柏拉图投影灯的某个方面,我们本应无法触及。

好吧……

现在我们回到管理相对论质点运动的群——庞加莱群。

(182)

标准的“正向”版本。其动量为:

(183) Jp = { M , P } = { M , p , E }

(184)

计数:共十个。但我也可以写成:

(185)

Jp = { J₁, J₂, J₃, J₄, J₅, J₆, J₇, J₈, J₉, J₁₀ }

我已经构建了伴随作用。我感受到这个新的“质点”如何以相对论方式被传输。我知道在这些动量分量中有一个标量,称为能量 E。但质量已经消失了。或者说,它已被能量吸收。

质量和能量已变成同一实体,称为“质能”。因此,仅用一个标量来描述这种“状态”是合理的。

此时,我又产生疑问:是否存在某种“基态”(当然,这种基态也是相对的,相对于一个自认为也处于同一“基态”的观察者而言)?

我已得到伴随作用的表达式:

(186)

对于第一行,详细展开如下:

(187)

公式 187

如果这是一个非零质量的粒子,我可以设想在这一相对的基态中,其初始动量可能为零。这将是一个“静止粒子”,因而具有“静止能量” E₀:

因此,我可以通过作用庞加莱群中的元素(洛伦兹变换)来赋予该粒子动量,如下所示:

(188)

该操作对于“零质量粒子”(如光子或中微子)而言是不可想象的,因为它们以光速 c 运动,即“始终在运动”。它们永远无法静止,始终具有动量 p,而该动量又与它们的能量 E 相关联。

非相对论物理学家可能会觉得奇怪:一个质量为零的粒子竟然仍具有动量。

但相对论物理学家会说,这只是一个数学对象,他将写下:

(189)

公式 189

并对此毫不在意。

剩下的第二条关系式:

(190)

公式 190

若可能,我们尝试解读它。

C 是时空平移(Dx, Dy, Dz, Dt)

(191)

继续详细展开。

(192)

(193)

(194) (195)

咦!这正是前一个公式的转置。

数学家会说,这显而易见,根据以下定理(请自行作为练习推导):
设两个矩阵的维数允许相乘,则有:

(196)

公式 196

两个矩阵乘积的转置,等于第二个矩阵的转置乘以第一个矩阵的转置(顺序颠倒)。

公式 191

公式 193