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肖宿在NS方程讲座上提出的那个方向,内核思路就是这个。
他把规范场在低能局域的非微扰行为,映射到了一个几何框架里。
这套几何框架的内核,是他之前在证明NS方程全局正则性时创建的和乐群约束理论。
在和乐框架下,规范场的所有物理构型都被投影到了一个商空间上,而这个商空间的结构,是由规范场的和乐群完全决定的。
而能隙的存在性,就等价于这个商空间上某个能量泛函的极小值条件。
换句话说,他不是在算能隙是多少,而是在证明能隙必须存在。
这就象证明一个山谷里必然有一个最低点,而不需要知道这个最低点的海拔到底是多少。
你可以从山谷两侧的山脊线出发,用拓扑学和变分原理证明,给定地形的约束条件下,一定存在至少一个局部极小值。
这个极小值可能很浅,也可能很深,但是存在性是由地形的几何结构保证的,不需要任何近似。
而肖宿要做的,就是在规范场的商空间上,找到那个保证极小值存在的几何结构。
他之前已经完成了这个框架的大部分内核构造。
从NS方程的涡量商空间出发,把涡量场的和乐约束算子推广到了杨-米尔斯规范场的构型空间,定义规范场商空间上的加权度量,创建推广的曲率正则化定理,用高阶群胚的骨架截断消除格里博夫拷贝……
这些他都做完了。
但是每次翻到文档最后一页,看着那个还没填完的最后一步,肖宿总觉得有什么地方可以更简洁一些。
就象一条路,明明已经走得通了,但总觉得旁边草丛里还藏着一条更直的小径。
数学最美的地方,就在于极致的简洁与对称。
真正的终极公式,从来都是大道至简,绝不会拖泥带水的。
“肯定还有更简便的路径。”
肖宿低声自语,把键盘往旁边推了推,重新拿起笔和纸。
计算机屏幕上的公式他太熟了,以至于闭着眼睛都能推导出来。
但是正是这种熟悉,有时候反而会让人看不见另一种可能。
笔尖落在纸上,发出细微的沙沙声。
他从SU(3)和乐群的基本表示出发,把八维根系画在纸上。
SU(3)的根系是一个六边形的图案,六个根矢量均匀分布在平面上,中心是一个原点。
每一个根矢量都映射着一个规范场的分量,根系之间的角度决定了这些分量之间的对易关系。
传统的处理方法是把每一个根矢量映射的模式单独拿出来做正则化,然后用群的表示论把它们重新组合起来。
这套方案是叶臻他们在文档中尝试的路径,逻辑上当然没问题,但是真正算起来是极其繁琐的,因为SU(3)有八个独立的生成元,每一个生成元的模式都需要单独处理,再加之它们之间的非交换关系会产生大量的交叉项,整个推导象一团打了无数个结的毛线球一样,多且乱。
肖宿埋首写了几行,忽然停下了笔。
他的目光直直的落在了那个六边形的根系图的中心点上。
SU(3)的根系有一个非常特殊的性质,那就是它的六个根矢量的和为零。
这当然不是巧合,而是非交换和乐群的拓扑约束直接导致的。
如果所有根矢量的和为零,那就意味着这个根系天然具有一个零模,一个可以被商掉的冗馀自由度。
零模。
冗馀自由度。
商掉。
这几个词在他脑海里碰撞了一下。
他翻开手边那篇格罗滕迪克1960年发表的关于概形理论的经典论文,目光扫过其中一段关于商空间上同调的论述。
格罗滕迪克在这篇论文里证明过一个结论,那就是如果一个代数群的作用是自由的,那么商映射的存在性由该群的上同调群的第一阶障碍类决定。
对于SU(3)来说,它的第一阶上同调群是平凡的,这就意味着,和乐群在规范场构型空间上的作用,天然就是自由的。
没有障碍。
不需要处理任何上同调障碍!
而叶臻他们在文档里花了整整三章去论证怎么绕开上同调障碍,绕了半天,其实这个障碍压根就不存在。
他们被经典规范场论教科书里的标准方法给框住了。那些教科书在处理非交换群的时候,总是先做规范固定,然后发现规范固定不彻底,再然后引入补偿场,也就是鬼场来抵消冗馀自由度,最后在路径积分里留下一堆复杂的行列式。
但是如果直接从和乐群的拓扑结构出发,用格罗滕迪克的概形语言来重新描述规范场商空间,就会发现,规范固定这步操作
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