群与物理学的伴随作用动量

autre

15

回到当前问题。

我们准备开启一段冒险,也就是说,去编写一个简单的矩阵,构造一个依赖于若干参数的群,并使其作用于一个具有特定维度的空间(此处为十维)。我们以“牛耕式”(boustrophedon,源自希腊语“bous”意为牛,“strophedein”意为犁沟)的方式进行计算,得到了那个著名的:

群在其“动量空间”上的伴随作用

,并定义了该空间及其属性、分量,以及伴随作用如何作用于这些分量。接下来,我们将尝试为这些内容赋予一个

意义

,一个

物理解释

。

让我们简要回顾一下走过的路径,重新审视一个看似形式上更复杂的群:

(168)

方程168

它为我们提供了如下伴随作用:

(169)

方程169

该作用立即显现了这个

点状对象

、这个

质点

的分量:

(170)

J B = { E , m , p , f , l } J B = { E , m , px , py , pz , fx , fy , fz , lx , ly , lz }

无论如何,我们从一开始就知道,这个神秘的动量必须由十一个标量构成,因为其数量应等于群的维度,而该群的维度也是十一个。再看一次巴格曼群的矩阵元素:

(171)

a 是一个“正交矩阵”,即一个“旋转”矩阵,或与三维空间中的旋转相关联的矩阵。我们在二维情况下已经将其具体化。在二维情形下,该矩阵仅依赖于一个参数:旋转角

a

。而在三维中,它将依赖于三个参数:欧拉角

a b g

。速度矢量

v

又引入了三个额外参数:

vx vy vz

空间平移

c

引入了另外三个:

D x D y D z

时间平移再增加一个:

e = D t

总计:十个参数。

再加上一个神秘的第十一个参数:

f

,它“与量子世界相关”。好吧……

总计:十一个参数。因此,这是一个具有十一个分量的动量,我可将其表示为:

(172)

J B = { J1 , J2 , J3 , J4, J5 , J6 , J7 , J8 , J9 , J10 , J11 }

通过全面计算,我发现了这些动量分量之间的联系,它们如何相互关联、组合成:

  • 标量(E 和 m)

  • 矢量(p 和 f)

  • 矩阵:l

这就像我说:一个人有头、两只手臂和两条腿。但他是如何移动的?这些“组件”之间是如何“连接”的?

随后,伴随作用进一步明确了群是如何作用于这些动量元素的:

(173)

在该表中,我们立刻注意到,在这个著名的动量中,存在一个分量 m(我们本可以继续保留其初始的任意名称:J2),它是一个简单的标量,不受群作用的影响。

我们由此想到,这种地位恰好符合我们对非相对论世界中

质量

m 的理解。

这些动量公式为我们提供了所谓“属性”——即与质点相关的动量分量的数值。我们追踪物质在各种状态下的表现:当它被旋转(a)、空间平移(c)、时间平移(e)、具有速度 v,以及被神秘地移动到同样神秘的第五维 z 上一个量 f,而我们被告知“这一切都与量子有关”。

好吧……

动量在伴随作用下发生变换。它从一个“状态”:

(174)

方程174

转变为另一个“状态”:

(175)

方程175

那么,为什么不考虑一种“基态”,即:

(176)

J B = { 0 , 0 , 0 , 0 , 0 } = { 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 }

并认为伴随作用将由此产生一些我能够识别的属性呢?

但我意识到,至少必须包含质量 m,因为伴随作用不会改变它。如果我将其设为零,它将保持为零。因此,我必须从基本对象出发:

(177)

J B = { 0 , m , 0 , 0 , 0 } = { 0 , m , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 , 0 }

这个对象

没有能量

。是群的作用赋予了它能量。同样,它也获得了动量、平移和转动。

一种

动能

:

(178)

一种

动量

(纯粹的物理学家会称之为

“动量”

):

(179)

m v

一种

“转动”

,类似于一种

“自旋角动量”

,仿佛我们的质点可以自身旋转(这在小金属球体的情形下是可能的,其质量为 m,小到可视为点状物体):

(180)

还剩下这个对物理学家而言极为令人困惑的对象——“平移”。当 E 作用于我的质点时,我赋予它一个“平移属性”,而它原本并无此属性,该属性为:

(181)

群矩阵的所有分量均被视为独立量。这代表了“最一般的传输”。

最终,当我们作用于一个人时,他可能被“传输”并“处于各种状态”。

在这里,这代表最一般的传输,我们的质点可能:

  • 被旋转:

a

  • 空间平移:

c

  • 时间平移:e

  • 具有速度:

v

  • 在一个同样神秘的空间 z 中,被神秘地移动了量 f。

或者:

  • 从远处被观察:

c

  • 由一个具有速度 v 的观察者观察:

v

  • 从一个角度 a 观察:

a

  • 按照一个在 e = D t 之前或之后记录的电影式记录进行观察。

  • 从一个“第五视角”空间 z 出发,观察者神秘地“偏移了 z”。

所有这些都被认为是“等价的”。

返回子目录“群与物理”