Einheitliche Darstellungen von SO(3)SO(3)SO(3) und so(3)so(3)so(3)

Laut meinem Skript:
Quantenmechanische Zustände ψ H ändert sich bei einer Drehung R SO(3) , X R X entsprechend ψ U ( R ) ψ , wohingegen U ( R ) ist eine einheitliche Darstellung von SO(3) ist, das heißt:

U : SO(3) L ( H ) = { lineare Transformation  H H } = GL ( H , H )
R U ( R )

ist ein Homomorphismus, dh U ( R 1 ) U ( R 2 ) = U ( R 1 R 2 ) , U ( 1 ) = ICH was einheitlich ist U ( R ) 1 = U ( R ) .

Infinitesimale Drehungen sind Elemente Ω des Tangentialraums T ICH S Ö ( 3 ) = { γ ˙ ( 0 ) | γ : [ ε , ε ] SO(3) , γ ( 0 ) = ICH } , Wo γ ( ε ) = e ε Ω SO(3) , γ ( 0 ) = e 0 Ω = ICH , An SO(3) am Punkt ICH :

Ω = D D T R ( T ) | T = 0 ,

wohingegen T R ( T ) ist eine differenzierbare Kurve in SO(3) durch R ( 0 ) = ICH .

Jede Lie-Gruppendarstellung von SO(3) An H entspricht einer Lie-Algebra-Darstellung von also (3) (aber nicht umgekehrt):

U ( Ω ) := D D T U ( R ( T ) ) | T = 0 .

Die Verwandlung Ω U ( Ω ) ist ein Homomorphismus von also (3) ( a 1 , a 2 ) :

U ( a 1 Ω 1 + a 2 Ω 2 ) = a 1 U ( Ω 1 ) + a 2 U ( Ω 2 )
U ( [ Ω 1 , Ω 2 ] ) = [ U ( Ω 1 ) , U ( Ω 2 ) ] ,
während letzteres aus folgt U ( R Ω R 1 ) = U ( R ) U ( Ω ) U ( R ) 1 ( R SO(3) ) .


Ich möchte die letzte Aussage überprüfen, dh das Ω U ( Ω ) ist ein Homomorphismus.
Rechenfragen:
1) Wenn ich nur überlege a 1 U ( Ω 1 ) , ist es dann richtig zu sagen:

a 1 U ( Ω 1 ) = a 1 U ( D D T R 1 ( T ) | T = 0 )
a 1 U ( Ω 1 ) = a 1 D D T U ( R 1 ( T ) ) | T = 0 ,

durch einfaches Einstecken der Definitionen?
2) Wenn dies zutrifft, kann ich dann schließen:
U ( a 1 Ω 1 + a 2 Ω 2 ) = U ( D D T ( R 1 ( a 1 T ) R 2 ( a 2 T ) ) | T = 0 ) = D D T U ( R 1 ( a 1 T ) R 2 ( a 2 T ) ) | T = 0 = D D T ( U ( R 1 ( a 1 T ) ) U ( R 2 ( a 2 T ) ) ) | T = 0 = a 1 Ω 1 + a 2 Ω 2 .

3) Ich frage das, weil jemand anderes das aufgeschrieben hat:
U ( Ω 1 + a Ω 2 ) := D D T U ( R 1 ( T ) R 2 ( a T ) | T = 0 .

4) Also im Allgemeinen bin ich etwas verwirrt über die Notation, vielleicht könnte man das ein bisschen klarstellen.


Allgemeine Fragen und Anmerkungen:
Ich verstehe immer noch nicht das Hauptkonzept hinter Repräsentationen.
Lassen Sie mich ein paar Worte in diesen Raum setzen: Quantenmechanik ; Bornsche Regel; Symmetrien; Projektive Darstellungen; Wigners Theorem; nicht reduzierbare Darstellungen; Eigenzustände; Composite Systems & Clebsch-Gordan-Koeffizienten; Wigner-Eckart-Theorem.
Es wäre toll, wenn mir einer seine Idee in ein paar Zeilen mit den oben angegebenen Worten zeigen könnte. Ich selbst werde es später versuchen (bisher habe ich nur eine lange Version in einer anderen Sprache, die ich später posten kann). Vielen Dank im Voraus! :)

Eine Darstellung ist einfach ein Satz linearer Transformationen über einem Vektorraum. Normalerweise werden sie als Matrizen ausgedrückt, wobei die gewöhnliche Matrixmultiplikation die Gruppenoperation ist. Das hat überhaupt nichts mit QM zu tun. Sie können sie in der klassischen Mechanik genauso einsetzen wie in der Computergrafik. Dies wird normalerweise sehr gut in Büchern über Gruppentheorie dargelegt, einschließlich der Ergebnisse über irreduzible Repräsentationen (Matrizen, die nicht in kleinere Untermatrizen zerlegt werden können).
Die Schlüsselidee für Gruppen ist hier Homomorphismus, so dass Transformationen, die z. B. an der Raumzeit vorgenommen werden, sich auf die gleiche Weise zusammensetzen wie die entsprechenden Transformationen, die z. B. im Quantenzustandsraum stattfinden. Tatsächlich besagt der Satz von Wigner, dass projektive Homomorphismen erlaubt sind. Sehen Sie hier, ob Sie Freude an meiner Antwort haben . Vielleicht habe ich später Zeit, auf Ihre detaillierten Fragen einzugehen.

Antworten (1)

Die Antwort ist ja auf alle Ihre Fragen. Im Allgemeinen nimmt man an, dass die Darstellung stark stetig ist (dh stetig in der starken Operatortopologie), sodass Ausdrücke sinnvoll sind, wenn sie gegen einen Vektor aus dem Hilbert-Raum ausgewertet werden. Die Existenz der "Ableitung" einer 1-Parameter-Untergruppe wie U ( R 1 ( T ) ) ist durch den Satz von Stone gegeben, der besagt, dass es einen selbstadjungierten Operator gibt H 1 so dass U ( R 1 ( T ) ) = e ich H 1 T (durch Funktionsrechnung) und H 1 ist genau die "Ableitung" von U ( R 1 ( T ) ) bei T = 0 .

Beifall! Könnten Sie mir diese Tatsache weiter erläutern: Jede einheitliche Darstellung von SO(3) An H entspricht einer einheitlichen Darstellung von also (3) (aber nicht umgekehrt).
Ich denke, das hängt damit zusammen, dass nicht alle Darstellungen einer Lie-Algebra zu einer Darstellung der Lie-Gruppe integriert werden können
Vielleicht geht es in diese Richtung: Wenn man bedenkt U ( R ) = e U ( Ω ) T als das sein könnte e 0 = ICH = e 2 π ich Ω , also anders U ( Ω ) könnte zum selben führen U ( R ) . Allerdings die Definition U ( Ω ) = D D T U ( R ( T ) ) | T = 0 führt immer zu einem Unikat U ( Ω ) für anders U ( R ) .
@RedPencil Umgekehrt funktioniert es nicht, weil S Ö ( 3 ) ist nicht die einzige Lügengruppe mit S Ö ( 3 ) als Lie-Algebra: S U ( 2 ) ist die einzige andere verbundene Lie-Gruppe mit dieser Algebra, aber Sie haben auch Ö ( 3 ) als eine andere Lie-Gruppe - diese mit zwei verbundenen Komponenten.