Почему проективную группу симметрии (ПСС) называют проективной?

Как обсуждалось профессором Веном в контексте квантовых порядков спиновых жидкостей , PSG определяется как все преобразования, которые оставляют анзац среднего поля инвариантным, IGG — это так называемая инвариантная калибровочная группа , образованная всеми калибровочными преобразованиями, которые оставляют анзац среднего поля инвариантным, а SG обозначает обычную группу симметрии (например, решетчатую пространственную симметрию, симметрию обращения времени и т. д.), и эти группы связаны следующим образом: SG = PSG/IGG , где SG можно рассматривать как факторная группа .

Однако в математике название проективной группы обычно относят к факторгруппе , например, так называемой проективной специальной унитарной группе. п С U ( 2 ) "=" С U ( 2 ) / Z 2 , и здесь п С U ( 2 ) на самом деле это группа С О ( 3 ) .

Итак, физически, почему мы называем PSG проективным , а не SG ? Большое спасибо.

Ответы (1)

Это зависит от того, какую группу вы считаете отправной точкой, и это зависит от контекста.

Один контекст — математический (забудьте все, что вы знаете о спинах и т. д.), где мы начинаем с векторного пространства. С 2 и естественное действие С U ( 2 ) в теме. Если мы затем посмотрим на проективное векторное пространство С 2 / С * "=" С п 1 , то действие С U ( 2 ) дан кем-то п С U ( 2 ) "=" С U ( 2 ) / Z 2 . Поскольку эта группа теперь действует на проективном векторном пространстве, мы можем назвать ее проективной группой .

В физическом контексте — в случае вращательной симметрии — наша исходная группа не С U ( 2 ) скорее С О ( 3 ) . Как это действует на гильбертовом пространстве спина 1 / 2 частица имеет хорошее линейное представление р : С О ( 3 ) С п 1 (на самом деле это карта идентичности, поскольку, как вы указываете, С п 1 С О ( 3 ) !). Однако физики не очень любят думать о проективных гильбертовых пространствах, и поэтому мы предпочитаем думать о нашей симметрии как о действии на линейное гильбертово пространство: р ~ : С О ( 3 ) С 2 . Однако оказывается, что лучшее, что вы можете сделать, это р является проективным представлением (что означает, что структура группы соблюдается только до комплексного скаляра). Следовательно, вы можете сказать, что мы променяли проективное гильбертово пространство на проективное групповое действие . Опять же, физикам не нравится думать о проективных представлениях, поэтому вместо этого мы используем линейное представление покрывающей группы. Действительно, если сначала расширить С О ( 3 ) к С U ( 2 ) то он может действовать линейно на линейном пространстве С 2 .

Я уверен, вы знаете, что именно поэтому мы используем С U ( 2 ) вместо С О ( 3 ) , но я хотел провести рассуждения в явном виде, чтобы продемонстрировать, что наша исходная группа симметрии С О ( 3 ) , но поскольку его использование индуцирует «проективность» в будущем (либо в пространстве, либо в том, как оно действует), вместо этого мы используем расширенную группу симметрии С U ( 2 ) , которую мы можем назвать проективной группой симметрии нашей системы, поскольку она кодирует все проективные реализации нашей исходной группы симметрии.


В заключение: дело не в том, что одно имя лучше другого, и вы правы, замечая, что они не говорят об одном и том же, просто это зависит от контекста, когда вы помечаете ярлык «проективный». В первом случае мы называем это проективной группой, поскольку именно так исходная группа действует на проективное векторное пространство. В последнем случае мы могли бы назвать расширенную группу симметрии проективной, потому что ее (линейные) представления соответствуют всем проективным представлениям n нашей исходной группы симметрии.