Frage:
Invarianz unter Boosts, aber keine Rotationen?
Paul Malinowski
2017-01-06 08:23:56 UTC
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Mir ist bekannt, dass es 6 unabhängige infinitesimale Lorentz-Transformationen gibt, die in 3 Umdrehungen und 3 Boosts unterteilt werden können.Ist es möglich, dass eine Quantenfeldtheorie unter den Boosts invariant ist, unter den Rotationen jedoch nicht invariant?

Nein, die Lie-Algebra kann so nicht getrennt werden.Der Kommutator von zwei Boosts ist eine Rotation.
Ich weiß also, dass der Kommutator von zwei Boosts eine Rotation ist, und ich vermutete, dass dies der Schlüssel dazu war, aber ich kann nicht genau erkennen, warum dies dies ausschließt
Zwei antworten:
tparker
2017-01-06 08:45:12 UTC
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Jede Quantenfeldtheorie hat eine Symmetriegruppe , unter der ihre Lagrange invariant ist.Wie jede Gruppe muss es geschlossen sein.Die Boosts werden unter Komposition nicht geschlossen, sodass sie selbst keine Symmetriegruppe bilden können.

Jede Rotation kann durch eine Zusammensetzung von vier Boosts erreicht werden. Wenn also jeder Boost die Lagrange-Invariante verlässt, wird auch die resultierende Rotation ausgeführt.

Um diese und die folgende Antwort weiter zu ergänzen, sollte angemerkt werden, dass es Quantenfeldtheorien gibt, die unter SO (3), aber nicht unter Boosts (typischerweise Systeme mit kondensierter Materie) invariant sind.
@I.E.P.Guter Punkt - die drei räumlichen Rotationen in einem bestimmten Rahmen * sind * unter Komposition geschlossen, daher ist die SO (3) -Rotationssymmetrie eine vollkommen gute Symmetriegruppe für eine nichtrelativistische Theorie.
Selene Routley
2017-01-06 09:01:06 UTC
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Um der Antwort von tparker hinzuzufügen, dass die Boosts selbst nicht unter Komposition geschlossen sind, können Sie dies entweder durch direkte Berechnung beweisen - nehmen Sie das Produkt aus zwei Boost-Matrizen und Sie können zeigen, dass die polare Zerlegungdes Produkts ist im Allgemeinen ein Boost, der mit einer nichttrivialen Rotation zusammengesetzt ist - oder der bei weitem einfachste Weg, dies durch die Lie-Korrespondenz zu beweisen - siehe Rossmann, "Lie-Theorie - eine Einführung durch lineare Gruppen", Abschnitt 2.5.Hier erfahren wir, dass die verbundenen analytischen Untergruppen einer verbundenen Lie-Gruppe bijektiv den Lie-Subalgebren der Lie-Algebra der Gruppe entsprechen.Wir müssen also nur bezeugen, dass die Lie-Klammer von zwei infinitesimalen Boosts eine infinitesimale Rotation ist, um zu beweisen, dass die kleinste Gruppe, die die Boosts enthält, notwendigerweise auch Rotationen enthalten muss.

In der Tat führt diese Nichtschließung zum Phänomen der Thomas-Präzession / Wigner-Rotation.

Lie-Algebren entsprechen eigentlich nur bijektiv * einfach * verbundenen Lie-Gruppen, nicht allen verbundenen Lie-Gruppen.$ SU (2) $ und $ SO (3) $ sind nicht isomorph, ihre Lie-Algebren jedoch.Sie sind nur * lokal * isomorph, unterscheiden sich jedoch in ihrer globalen topologischen Struktur und teilen dieselbe universelle Abdeckung $ SU (2) $, die einfach per Definition verbunden ist.
@tparker Nein, das ist eine andere, kategoriale Aussage - dass Sie einfach verbundene berücksichtigen müssen, um das Bijektiv "Lie" (Zuordnung von Gruppen zu Algebren als Kategorien) zu einem Funktor zu machen.Die Lie-Korrespondenz sagt etwas anderes: Bei * einer bestimmten * verbundenen Lie-Gruppe entsprechen ihre verbundenen Lie-Untergruppen eins zu eins den Lie-Subalgebren der Algebra dieser bestimmten Gruppe.(Ersetzen Sie "Lie-Untergruppe" durch "analytische Untergruppe", wenn Sie eine der vielen Personen sind, die darauf bestehen, das Wort "Lie-Untergruppen" ausschließlich für eingebettete Lie-Untergruppen zu reservieren :))


Diese Fragen und Antworten wurden automatisch aus der englischen Sprache übersetzt.Der ursprüngliche Inhalt ist auf stackexchange verfügbar. Wir danken ihm für die cc by-sa 3.0-Lizenz, unter der er vertrieben wird.
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