Вопросы об угловом моменте и трехмерном (3D) пространстве?

Q1: Как мы знаем, в классической механике (КМ) согласно теореме Нётер всегда существует одна сохраняющаяся величина, соответствующая одной конкретной симметрии. Теперь рассмотрим классическую систему в н размерное пространство общих координат, описываемое лагранжианом л ( д , д ˙ ) , где д "=" ( д 1 , . . . , д н ) и д ˙ "=" ( д 1 ˙ , . . . , д н ˙ ) — общие координаты и общие скорости соответственно. Если в системе есть С О ( н ) пространственная вращательная симметрия, например А е С О ( н ) , л ( А д Т , А д ˙ Т ) "=" л ( д , д ˙ ) , то мы можем получить н ( н 1 ) 2 (количество генераторов группы С О ( н ) ) сохраняющийся угловой момент.

Мой вопрос заключается в следующем , теперь обратите внимание, что наше пространственное измерение н , когда н "=" 3 количество углового момента ( н ( н 1 ) 2 ) "=" пространственное измерение ( н ) "=" 3, иначе число углового момента пространственное измерение, так почему же пространственное измерение 3 такое особенное? Есть ли какая-то глубокая причина для числа 3 или это просто случайное событие? Или все-таки это явление как-то связано с тем, что мы «живем» в трехмерном мире?

Q2: В квантовой механике (КМ) эрмитов оператор Дж "=" ( Дж Икс , Дж у , Дж г ) называется угловым моментом тогда и только тогда, когда [ Дж Икс , Дж у ] "=" я Дж г , [ Дж у , Дж г ] "=" я Дж Икс , [ Дж г , Дж Икс ] "=" я Дж у .

И мой вопрос заключается в следующем : в КМ у нас может быть 1-компонентный оператор импульса п ^ , или 2-компонентный оператор импульса ( п Икс ^ , п у ^ ) , и так далее. Но почему мы никогда не сталкивались с угловым моментом только с двумя компонентами? Дж "=" ( Дж Икс , Дж у ) ? Можем ли мы определить двухкомпонентный угловой момент? Как и в случае с CM , опять же, в случае с QM цифра 3 особенная , почему?

Заранее спасибо.

Кстати: больше вопросов, касающихся определения групп вращения для углового момента, можно найти здесь , кому интересно, может посмотреть, спасибо.

@Qmechanic: Большое спасибо. Я думаю, что я стал более ясным из этой связанной ссылки.

Ответы (1)

Угловой момент является бивектором, Дж "=" Икс п , а поскольку внешнее произведение/клиновидное произведение антисимметрично, вы действительно получаете н ( н 1 ) / 2 независимые компоненты для любого бивектора. В общем случае двойственность по Ходже обеспечивает изоморфизм между к -векторы и ( н к ) -векторы. В трех измерениях, ( Икс п ) является аксиальным вектором, и мы называем эту операцию «звезда Ходжа внешнего произведения» «перекрестным произведением». Итак, три измерения особенные в том смысле, что бивекторы естественным образом изоморфны векторам только в трех измерениях.

Таким образом, компоненты ( Дж Икс , Дж у , Дж г ) заменяют три независимых компонента бивектора ( Дж у г , Дж г Икс , Дж Икс у ) , и что-то вроде ( Дж Икс , Дж у ) "=" ( Дж у г , Дж г Икс ) будет отсутствовать компонент, поскольку у вас обязательно будет три оси.