Нечетная связь с эпсилон/дельта-инвариантными тензорами SO(3)

Группу вращений SO(3) можно рассматривать как группу, которая сохраняет наших старых друзей дельта-тензор дельта а б и ϵ а б с (полностью антисимметричный тензор). В уравнениях это говорит:

  1. р а я р б Дж дельта а б "=" дельта я Дж , он же р р Т "=" я . и
  2. р а я р б Дж р с к ϵ а б с "=" ϵ я Дж к , он же Д е т ( р ) "=" 1 .

Когда мы выводим тот факт, что алгебра Ли с использованием R бесконечно мало отличается от I, р "=" я + дельта р , первое условие дает нам

дельта р а б "=" дельта р б а .

Это все очень знакомо, антисимметричные матрицы. Поскольку мы находимся вблизи единичной матрицы, определитель р автоматически один, и нам не нужно подключать р "=" я + дельта р в состояние 2.

Но если мы это сделаем и объединим с 1B, мы получим тождество между дельта и ϵ это выглядит так: я а б я Дж к "=" дельта а к ϵ я Дж б + дельта а Дж ϵ я б к + дельта а я ϵ б Дж к дельта б к ϵ я Дж а дельта б Дж ϵ я а к дельта б я ϵ а Дж к "=" 0 . (Я принимаю большое выражение за определение я .)

Это тождество, кажется, работает численно. Проблема в том, что при вычислении явных коммутаторов для спиноров в алгебре Лоренца в КТП это тождество продолжает появляться в различных формах (как правило, это затрудняет упрощение ответа до желаемой формы, пока вы его не узнаете).

Вопрос в том, есть ли хороший способ понять это тождество и другие, которые могут возникнуть с инвариантными тензорами группы Лоренца. ϵ мю ν р о , или даже с более общими группами Ли. Я посмотрел на диаграммную форму тождества и не увидел там никакого просветления (хотя это помогло мне доказать себе, что оно должно быть верным численно).

Изменить: из соображений избегания циклической логики в дальнейшем я буду предполагать, что некоторая группа определяется дельта и ϵ будучи инвариантными тензорами, но я не знаю, какие это тензоры, т.е. они не обязательно являются кронекер-дельта и полностью антисимметричными тензорами. Я определяю версию с более низким индексом р а б группового элемента р б а используя дельта тензор. Я думаю, что могу делать это последовательно, и что это единственные факты о ϵ и дельта Я действительно использовал.

Явно, подключение к 2 дает дельта а я дельта б Дж дельта р с к ϵ а б с + дельта а я дельта с к дельта р б Дж ϵ а б с + дельта с к дельта б Дж дельта р а я ϵ а б с "=" 0 . Факторизация дельта р дает 1С: дельта р а б ( дельта а к ϵ я Дж б + дельта а Дж ϵ я б к + дельта а я ϵ б Дж к ) "=" 0 . Однако по условию 1В дельта р а б является антисимметричным. Только антисимметричная часть вещи умножается дельта р а б способствует. Поэтому мы получаем дельта р а б я а б с г е "=" 0. Логично, что это может быть дополнительным условием для дельта р , но для SO(3) по крайней мере кажется, что я а б с г е просто всегда 0 , что я приводил выше на основании того факта, что условие 2 эквивалентно Д е т ( р ) "=" 1 . Я не знаю, что происходит в целом.

Когда вы подключаете р "=" 1 + Δ р + О ( Δ р 2 ) в условие 2, вы получаете это Δ р бесследно. Можете ли вы объяснить, как вы получаете эту 6-членную идентичность?
Вы говорите: «Поскольку мы близки к единичной матрице, определитель р автоматически один, и нам не нужно подключать р "=" я + дельта р в условие 2". Внимание, Ваша посылка неверна: если р находится достаточно близко к я тогда у нас есть только дет ( р ) 0 . Поэтому ваш вывод неверен. Нам нужно быть осторожными.
Указав на это недоразумение, я бы спросил: пытались ли вы разобраться во всем внутренне? Наверное, да, так что вы наверняка знаете, что дет : ( г л ( н ) , ) \( р × , ) является групповым морфизмом Ли, индуцированный морфизмом алгебры Ли которого дет * : г л ( н ) р именно след.
Фактически след : г л ( н ) р — единственный линейный функционал на г л ( н ) такой, что след ( А . Б Б . А ) "=" 0 ,   А , Б е г л ( н ) .

Ответы (1)

Тензор я а б я Дж к определяется так, что а б -антисимметричный; это разница трех терминов с а в дельта и 3 триместра с б в дельта . Антисимметрия означает

я а б я Дж к "=" я б а я Дж к
Таким же образом можно показать, что тензор полностью антисимметричен в я Дж к ; перестановка любой пары индексов среди последних 3 также меняет знак. Антисимметрия по трем индексам может быть показана антисимметрией по отношению к двум перестановкам; или антисимметрия относительно 1 перестановки и инвариантность относительно циклической перестановки я Дж к но я проверил это.

В С О ( 3 ) , каждый тензор, антисимметричный по трем индексам, должен быть кратен ϵ я Дж к ; он содержит только один независимый компонент. Следует, что

я а б я Дж к "=" Т а б ϵ я Дж к
для некоторого тензора Т а б . Однако мы знаем, что Т а б антисимметричен, поэтому несет ту же информацию, что и вектор в с ,
Т а б "=" ϵ а б с в с
но мы также знаем, что в с является С О ( 3 ) -инвариант, поэтому он должен исчезнуть, потому что 0 - единственный вращательно-инвариантный вектор. В качестве альтернативы можно было бы вычислить в с из сокращений вашего тензора я разными способами, точнее,
в с "=" К ϵ а б с ϵ я Дж к я а б я Дж к
где К является реальным ненулевым коэффициентом, который я мог бы легко определить, и можно было бы получить ноль с помощью «грубых, но прямых» вычислений. Итак, у нас есть Т а б "=" 0 и поэтому я а б я Дж к "=" 0 .

Существуют различные приемы, используемые выше, и другие. Некоторые из них обобщают, некоторые нуждаются в обогащении другими приемами в случае других групп и других тензоров и т. д. Трудно суммировать «все приемы», которых достаточно для доказательства подобных тождеств, поскольку два тождества, вообще говоря, качественно другой. Если бы вы указали класс идентичностей для обсуждения, его можно было бы обсудить, но вы этого не сделали.

Но да, обобщение на С О ( Н ) тоже будет работать. Можно еще факторизовать я ; теперь 3-индексный фактор должен быть пропорционален структурным константам группы. Правильное значение определителя С О ( Н ) матрица не является дополнительным непрерывным условием, поэтому она должна выполняться тавтологически, и действительно, Т а б исчезнет при любом С О ( Н ) . Это действительно потому, что С О ( Н ) не имеет ненулевых инвариантных антисимметричных тензоров с двумя индексами.

Используя последний метод, можно было бы говорить об инвариантных тензорах любого типа. В С О ( 3 ) , по определению, вы сказали, что это группа, в которой дельта и ϵ являются единственными двумя инвариантными «независимыми» тензорами. Так что все остальные инвариантные тензоры должны быть их функциями. В этом случае можно утверждать, что 5-индексный объект я является полиномом в дельта и ϵ и потому что 5 "=" 2 + 3 единственный способ разделить индексы, он должен иметь вид ϵ дельта . Однако можно также использовать а б , я Дж к антисимметрия я чтобы показать, что коэффициенты всех членов, подобных ϵ дельта отмена.