Унитарные представления SO(3)SO(3)SO(3) и so(3)so(3)so(3)

Согласно моему сценарию:
Квантовая механика утверждает ψ е ЧАС изменяется при вращении р е ТАК (3) , Икс р Икс в соответствии с ψ U ( р ) ψ , тогда как U ( р ) является унитарным представлением ТАК (3) есть, значит:

U : ТАК (3) л ( ЧАС ) "=" { линейное преобразование  ЧАС ЧАС } "=" ГЛ ( ЧАС , ЧАС )
р U ( р )

является гомоморфизмом, т.е. U ( р 1 ) U ( р 2 ) "=" U ( р 1 р 2 ) , U ( 1 ) "=" я который является унитарным U ( р ) 1 "=" U ( р ) * .

Бесконечно малые вращения являются элементами Ом касательного пространства Т я С О ( 3 ) "=" { γ ˙ ( 0 ) | γ : [ ε , ε ] ТАК (3) , γ ( 0 ) "=" я } , где γ ( ε ) "=" е ε Ом е ТАК (3) , γ ( 0 ) "=" е 0 Ом "=" я , на ТАК (3) в точку я :

Ом "=" г г т р ( т ) | т "=" 0 ,

тогда как т р ( т ) является дифференцируемой кривой в ТАК (3) через р ( 0 ) "=" я .

Каждое групповое представление Ли ТАК (3) на ЧАС соответствует представлению алгебры Ли так (3) (но не наоборот):

U ( Ом ) "=" г г т U ( р ( т ) ) | т "=" 0 .

Преобразование Ом U ( Ом ) является гомоморфизмом так (3) ( α 1 , α 2 е ) :

U ( α 1 Ом 1 + α 2 Ом 2 ) "=" α 1 U ( Ом 1 ) + α 2 U ( Ом 2 )
U ( [ Ом 1 , Ом 2 ] ) "=" [ U ( Ом 1 ) , U ( Ом 2 ) ] ,
тогда как последнее следует из U ( р Ом р 1 ) "=" U ( р ) U ( Ом ) U ( р ) 1 ( р е ТАК (3) ) .


Я хочу проверить последнее утверждение, т.е. Ом U ( Ом ) является гомоморфизмом.
Расчетные вопросы:
1) Если я просто рассмотрю α 1 U ( Ом 1 ) , правильно ли тогда указать:

α 1 U ( Ом 1 ) "=" α 1 U ( г г т р 1 ( т ) | т "=" 0 )
α 1 U ( Ом 1 ) "=" α 1 г г т U ( р 1 ( т ) ) | т "=" 0 ,

просто подставив определения?
2) Если это так, могу ли я заключить:
U ( α 1 Ом 1 + α 2 Ом 2 ) "=" U ( г г т ( р 1 ( α 1 т ) р 2 ( α 2 т ) ) | т "=" 0 ) "=" г г т U ( р 1 ( α 1 т ) р 2 ( α 2 т ) ) | т "=" 0 "=" г г т ( U ( р 1 ( α 1 т ) ) U ( р 2 ( α 2 т ) ) ) | т "=" 0 "=" α 1 Ом 1 + α 2 Ом 2 .

3) Я спрашиваю об этом, потому что кто-то еще записал, что:
U ( Ом 1 + α Ом 2 ) "=" г г т U ( р 1 ( т ) р 2 ( α т ) | т "=" 0 .

4) В общем, я немного запутался в обозначениях, может быть, можно немного это пояснить.


Общие вопросы и замечания.
Я до сих пор не понимаю основной концепции представлений.
Позвольте мне вставить несколько слов в эту комнату: Квантовая механика ; правило Борна; Симметрии; проективные представления; Теорема Вигнера; неприводимые представления; собственные состояния; Составные системы и коэффициенты Клебша-Гордана; Теорема Вигнера-Экарта.
Было бы здорово, если бы кто-нибудь изложил мне свою Идею в нескольких строчках, используя слова, данные выше. Я сам позже попробую (пока у меня есть только длинная версия на другом языке, которую я могу выложить позже). Заранее спасибо! :)

Представление — это просто набор линейных преобразований над векторным пространством. Обычно они выражаются в виде матриц, причем обычное умножение матриц является групповой операцией. Это никак не связано с QM. Вы можете использовать их как в классической механике, так и в компьютерной графике. Обычно это очень хорошо изложено в книгах по теории групп, включая результаты о неприводимом представлении (матрицы, которые нельзя разложить на меньшие подматрицы).
Ключевой идеей для групп здесь является гомоморфизм, так что преобразования, происходящие, например, в пространстве-времени, составляются таким же образом, как и соответствующие преобразования, которые происходят, например, в пространстве квантовых состояний. Действительно, теорема Вигнера говорит, что проективные гомоморфизмы разрешены. Посмотрите, есть ли у вас радость от моего ответа здесь . Я могу получить время, чтобы ответить на ваши подробные вопросы позже.

Ответы (1)

Ответ положительный на все ваши вопросы. В общем случае предполагается, что представление строго непрерывно (т. е. непрерывно в топологии сильных операторов), поэтому выражения имеют смысл при оценке относительно вектора из гильбертова пространства. Существование «производной» 1-параметрической подгруппы типа U ( р 1 ( т ) ) дается теоремой Стоуна, утверждающей, что существует самосопряженный оператор ЧАС 1 такой, что U ( р 1 ( т ) ) "=" е я ЧАС 1 т (посредством функционального исчисления) и ЧАС 1 именно "производное" от U ( р 1 ( т ) ) в т "=" 0 .

Ваше здоровье! Не могли бы вы дополнительно объяснить мне этот факт: всякое унитарное представление ТАК (3) на ЧАС соответствует унитарному представлению так (3) (но не наоборот).
Думаю, это связано с тем, что не все представления алгебры Ли можно интегрировать в представление группы Ли
Может быть, это идет в этом направлении: если рассматривать U ( р ) "=" е U ( Ом ) т чем это может быть е 0 "=" я "=" е 2 π я Ом , поэтому разные U ( Ом ) может привести к тому же U ( р ) . Однако определение U ( Ом ) "=" г г т U ( р ( т ) ) | т "=" 0 всегда приводит к уникальному U ( Ом ) для разных U ( р ) .
@RedPencil Наоборот не работает, потому что С О ( 3 ) не единственная группа Ли с с о ( 3 ) как его алгебра Ли: С U ( 2 ) — единственная другая связная группа Ли с этой алгеброй, но у вас также есть О ( 3 ) как и другая группа Ли - эта с двумя компонентами связности.