Ich suche eine gute Quelle zur Gruppentheorie, die sich an Physiker richtet. Ich würde eine mit einer guten allgemeinen Einführung in die Gruppentheorie bevorzugen, die sich nicht nur auf Lie-Gruppen oder Kristallgruppen konzentriert, sondern eine, die "alle" Grundlagen abdeckt und dann zusätzlich über die spezifischen Themen der Gruppentheorie spricht, die für Physiker relevant sind , also auch einiges über Repräsentationen etc.
Ist Wigners Text ein guter Anfang? Ich denke, es ist ein "Klassiker", aber ich fürchte, dass seine Notation etwas veraltet sein könnte?
Es gibt ein Buch mit dem Titel "Gruppentheorie und Physik" von Sternberg , das die Grundlagen abdeckt, einschließlich Kristallgruppen, Lie-Gruppen, Darstellungen. Ich finde es ist ein guter Einstieg in das Thema.
Um eine Rezension auf Amazon zu zitieren (wenn auch die einzige):
„Dieses Buch ist eine hervorragende Einführung in die Verwendung der Gruppentheorie in der Physik, insbesondere in der Kristallographie, der speziellen Relativitätstheorie und der Teilchenphysik. Am wichtigsten ist vielleicht, dass Sternberg am Anfang des Buches eine leicht zugängliche Einführung in die Darstellungstheorie enthält. Alles in allem dies Buch ist ein ausgezeichneter Ausgangspunkt, um mit dem Erlernen der Verwendung von Gruppen und Darstellungen in der Physik zu beginnen."
Hier ist meine ausführliche Rezension verschiedener Bücher, die ich gelesen hatte. Für Meta-Diskussionen siehe Ich habe mehrere Buchbesprechungen. Wie soll ich bei der Buchanfrage antworten? .
Bücher, die rezensiert werden:
Sein Ansatz geht nicht vom Allgemeinen zum Spezifischen, sondern von der Intuition zur Verallgemeinerung . Zum Beispiel erklären viele Bücher den Isomorphismus nach dem Homomorphismus, weil ersterer ein Sonderfall des letzteren ist. Aber in diesem Buch ist die Reihenfolge umgekehrt, weil wir uns Isomorphismus besser vorstellen können als Homomorphismus.
Zusammen mit vielen Verbindungen und Diskussionen zwischen Kapiteln und Unterabschnitten zeigt es, dass der Autor einen pädagogischen Verstand hat. Das Buch im Einzelnen:
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für Mappings verwendet (siehe zum Beispiel def 2.5). Ich habe diese Art von Notation noch nie zuvor gesehen, und zunächst denke ich, dass diese Verwendung mehr Verwirrung stiften wird. Aber es stellt sich heraus, dass es nicht so istEine triviale Sache: Theoreme und Definitionen haben unterschiedliche Nummerierungssysteme. Wenn Sie also aufgefordert werden, sich auf Def zu beziehen. 1.3, dann stellen Sie sicher, dass Sie Satz 1.3 nicht lesen.
Ich kann dieses Buch sehr empfehlen, obwohl es ziemlich alt ist (50 Jahre oder so).
Das Buch ist im xkcd-Stil geschrieben: witzig und mit vielen Fußnoten, mit Zitaten und historischen Geschichten. Die meisten Fußnoten befinden sich jedoch am Ende des Kapitels (Endnoten). Wenn also eine Idee notiert wird, können Sie sie nicht sofort lesen, sondern müssen zum Ende des Kapitels blättern. Hier beginnt der Frust: Die meisten Notizen sind lustige Kommentare. Den Lesefluss zu unterbrechen und sich mehr Mühe zu geben, nur um ein winziges Detail oder einen lustigen Kommentar zu bekommen, macht überhaupt keinen Spaß. Aber einige der Noten sind tatsächlich ernst gemeint und man möchte es wirklich nicht missen, daher habe ich jedes Mal, wenn ich eine Note sehe, ein gemischtes Gefühl.
Hier und da gibt es einige Einsichten oder unerwartete Fakten (hauptsächlich in den Einleitungen und Anhängen der einzelnen Kapitel), aber der Rest ist ausführlich und kann reduziert werden, besonders wenn es um Mathematik geht, also sollten Sie eine gute Grundlage haben, bevor Sie sie überspringen. Der Autor erklärt ausdrücklich, dass er dazu neigt, "die zu bevorzugen, die in den meisten Standardbüchern nicht behandelt werden, wie die Gruppentheorie hinter dem expandierenden Universum", und seine Entscheidungen spiegeln seine eigenen Vorlieben oder Abneigungen wider. Wenn Sie also ein Standardwissen im Standardbuch haben möchten, ist dies nicht Ihre Wahl. Der Vertrag des Autors mit Princeton verlangt, dass der Titel den Teil "auf den Punkt gebracht" enthält, was ich für irreführend halte.
Dennoch denke ich, dass Sie einen Blick auf die fruchtbaren Teile werfen sollten. Sie geben Ihnen neue Perspektiven und Einsichten.
Seine Struktur:
Während die physikalische Bedeutung mathematischer Objekte betont wird, werden mathematische Bedeutungen mathematischer Objekte unterbewertet. Spur ist nur eine Nebensache, nicht der Charakter äquivalenter irreduzibler Darstellungen. Schurs Lemma wird nur in einem Satz erwähnt. Die gesamte Darstellungstheorie wird sehr flüchtig diskutiert (nur ein Unterabschnitt im Abschnitt Lie-Gruppentheorie), bevor man direkt zu wichtigen Gruppen übergeht: , Lorentz-Gruppe, Poincaré-Gruppe.
Hier sind einige Bücher, die ich bekam, nachdem ich mir ein gutes Verständnis der Gruppentheorie angeeignet hatte, also hatte ich nicht viel Motivation, sie zu lesen. Aber ich denke, sie sind gut, und Sie können einen Blick darauf werfen.
Sadri Hassani, Mathematische Physik Eine moderne Einführung in ihre Grundlagen
Es hat eine Seitenspalte für Anmerkungen und Zusammenfassungen; bequem zum Abschöpfen. Auf manchen Seiten stehen viele ermutigte Zeichen an einer Stelle, ziemlich verwirrend zu lesen. Es wird auch darüber diskutiert
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Pierre Ramond, Group Theory: A Physicist's Survey
Der Autor gibt diese Analogie im Vorwort: Das Universum ist heute wie eine uralte Keramik, die nicht mehr so schön ist wie damals, als sie hergestellt wurde, aber wir können diese Schönheit immer noch fühlen.
Die Erklärung der neuen Notation wird nach ihrem Erscheinen eingeführt. Es gibt keine Nummerierung; Der Autor konzentriert sich darauf, es so flüssig wie möglich zu machen.
Sternberg, Gruppentheorie und Physik
So komprimiert. Ich kann es nicht durchstehen. Nicht empfohlen.
Während meines Studiums lese und mache ich mir Notizen auf dem Tablet. Die meisten Bücher sind gescannt. Wenn Sie frustriert sind, weil die Seiten nicht gut aufgeteilt sind oder das PDF kein Inhaltsverzeichnis enthält oder nicht genügend Rand zum Notieren hat, können Sie diesen Artikel lesen: Die ultimative Anleitung zum Verarbeiten gescannter Bücher .
Ein ziemlich neues Buch ist An Introduction to Tensors and Group Theory for Physicists . Es spricht auch von Vektoren und Tensoren auf gutem Niveau.
Meiner Meinung nach klärt es die Verwirrung auf, zu der Physiker neigen, wenn sie über diese Themen sprechen. Darüber hinaus ist das Buch mit Beispielen und Anwendungen aus Mechanik, EM und QM verbreitet, so dass es eine großartige Einführung in diese Themen für fortgeschrittene Studenten darstellt.
Es gibt ein neues Buch namens Physics From Symmetry , das speziell für Physiker geschrieben wurde und eine lange, sehr anschauliche Einführung in die Gruppentheorie enthält. Besonders gut hat mir gefallen, dass hier Begriffe wie Repräsentation oder Lie-Algebra nicht nur definiert, sondern für Physiker verständlich motiviert und erklärt werden. Außerdem werden keine Konzepte eingeführt, die für die Physik nicht benötigt werden, was für mich immer ein großes Problem war, wenn ich Bücher für Mathematiker las. Gruppentheorie ist ein sehr großes Thema und Mathematiker finden viele Dinge interessant, die für Physiker nicht sehr relevant sind.
Wenn Sie jedoch nach mathematischer Strenge suchen, ist dies möglicherweise das falsche Buch, und ich würde Naive Lie Theory von Stillwell empfehlen .
Tatsächlich würde ich empfehlen, beide zu lesen. Das erste, um zu verstehen, welche Konzepte für die Physik wichtig sind, und um eine erste Vorstellung von der Motivation dahinter zu bekommen, und dann Stillwells Buch, um eine Vorstellung davon zu bekommen, wie Mathematiker über diese Themen denken.
Anthony Zee hat gerade Group Theory in a Nutshell for Physicists herausgebracht - deckt das meiste ab, was ein Physikstudent im Grundstudium benötigt, einschließlich endlicher Gruppen und Darstellungen, mit Ausnahme von Young-Diagrammen.
Ich würde AO Barut und R. Raczka "Theory of Group Representations and Applications" empfehlen. Es geht um Lie-Algebren und Lie-Gruppen, und Sie fragen nach einer allgemeinen Gruppentheorie, aber dieses Buch wäre meiner Meinung nach für einen Physiker nützlich. Die Anwendungen liegen in der Physik, hauptsächlich in der Quantentheorie.
Bearbeiten: Vergessen, den letzten Teil der Fragen zu kommentieren. Ich denke, Wigner ist eine gute Lektüre. Sie werden nicht viel über die allgemeine Gruppentheorie lernen, aber Sie werden etwas über die Darstellungstheorie der Poincare-Gruppe und einige allgemeine Techniken aus der Darstellungstheorie wie die Mackey-Maschine für induzierte Darstellungen lernen.
Nun, in meinem Wörterbuch liest sich „Gruppentheorie für Physiker“ als „Repräsentationstheorie für Physiker“, und in dieser Hinsicht sind Fulton und Harris so gut wie sie kommen. Auf dem Weg lernen Sie die gesamte Gruppentheorie, die Sie benötigen (die nur ein winziges Fragment der gesamten Gruppentheorie ist).
Morton Hamermeshs Gruppentheorie und ihre Anwendung auf physikalische Probleme ist ein Buch von Dover Press, also recht günstig (obwohl der Preis etwas gestiegen zu sein scheint, seit ich es in den 90er Jahren gekauft habe).
John Baez' "Gauge fields, knots and gravity" enthält ein sehr aufschlussreiches Kapitel über Lie-Gruppen und Lie-Algebren, das für einen Physiker genau die richtige Strenge darstellt. Seine Kapitel über Differentialgeometrie sind auch ziemlich großartig.
Füllen Sie einfach einige Lücken aus. Generationen von Praktizierenden haben diese Bücher verwendet, daher liegen sie dem zugrunde, worüber Sie in vielen Ihrer Lehrbücher lesen.
In der Reihenfolge der ganz subjektiven Präferenz,
Klassische Gruppen für Physiker , von Brian G. Wybourne (1974) Wiley. Hat die brauchbarste Lügengruppentheorie jenseits von Monkey-see-monkey do SU(2) und SU(3). Richtet sich an Leser, die gewöhnlich abstrakte mathematische Notation (eine seltene Art) illustrieren und versuchen, sie zu verstehen. Wenn man einmal gelernt hat, wie man es benutzt, kann man ein ganzes Leben damit verbringen, genau das zu tun. Dynamische Gruppenbehandlung für lösbare Systeme ein echter Klassiker.
Lie-Gruppen, Lie-Algebren und einige ihrer Anwendungen , von Robert Gilmore. Etwas chaotisch, aber mit vielen geometrischen Illustrationen und Beispielen und spürt wie wenige andere nicht-triviale, nicht abgedroschene physikalische Anwendungen auf. Von unschätzbarem Wert, um Wigner-Inonu-Kontraktionen jenseits von Name-Dropping zu schätzen. Einfach Vertrauen aufzubauen.
Gruppentheorie und ihre Anwendung auf physikalische Probleme (Dover Books on Physics) von Morton Hamermesh. Eine klassische, großzügige, solide und verantwortungsbewusste Ressource der Lie Group; stark von Boomern verlassen. Dies bedeutet tatsächlich, dass es nützlich ist, um ihre universell geteilten "Du weißt schon" zu beleuchten.
Einheitliche Symmetrie und Elementarteilchen (2. Aufl. 1978), DB Lichtenberg. Universell geteilter, minimaler Hintergrund auf SU(3), wieder eine Hauptstütze der "Live-in-the-Background"-Boomer-Ressource. Wenn Ihr Lehrer etwas auf den achtfachen Weg wirft, bei dem Sie sich nicht sicher sind, ist dieser bei weitem der wahrscheinlichste, um es zu lösen. Das zweitbeste auf diesem Gebiet ist Quantum Mechanics - Symmetries (Springer, 1989) von W. Greiner und B. Müller. Ausdrücklich, wenn auch etwas schwerfällig; aber hüten Sie sich vor dem seltsamen tatsächlichen stereotypen Missverständnis: Verwenden Sie nicht gedankenlos.
Lie Algebras and Applications (Springer 2006) von F. Iachello tabelliert Lie-Algerbas und ihre standardisierten Merkmale auf entzückende Weise. Ein hervorragender Ausgangspunkt (jenseits der Telefonbücher von Patera & McKay) zum Identifizieren oder Anwählen Ihrer Lügengruppe und unabhängig davon Indizes davon – was auch immer.
Group Theory: A Physicist's Survey (Cambridge 2010) von P. Ramond, hat das "Zeug" in einer zugänglichen und gut tabellierten Form (hervorragende Anhänge) für den agil arbeitenden Forschungstheoretiker, sagen wir einen BSM-Ermittler. Gute, brauchbare Ressourcentabellen im Geiste von Patera-McKay oder Slansky.
Semi-Simple Lie Algebras and Their Representations von Robert N. Cahn ( Benjamin 1984). Gut logisch organisiert, liefert es Beweise und Argumente für den mathematisch anspruchsvollen Physiker auf genau dem richtigen Niveau: kein verkniffenes pedantisches Geschwätz hier.
Abschiedsnotizen: Für fundierte Studentenarbeiten kann R. Slanskys Klassiker 1981 Physics Reports 79 Quellenbuchrezension Gruppentheorie für Unified Model Building kaum enttäuschen. Für einen schnellen Überblick über Dinge, die ein guter Schüler wissen sollte, sollte Kapitel 16 des legendären Mathews & Walker ausreichen. Michael Stones Mathematics for Physics ist eine Perle – Junge, hätte ich es geliebt, wenn es in meinen College-Jahren verfügbar gewesen wäre.
Endlich ein Arbeiterbuch, kein Studentenbuch, das ich hier nur hinzufüge, weil ich nachlässig wäre, wenn ich nicht darauf hinweisen würde, wie wichtig und zugänglich es für theoretische Physiker ist. Wirklich. Die drei Bände von N. Vilenkin & A. Klimyk's Representation of Lie Groups and Special Functions I, II , III , (Kluwer 1991). Wahrhaftig, wie sie Hadamard zitieren,
"Der kürzeste Weg zwischen zwei Wahrheiten im realen Bereich führt durch den komplexen Bereich".
Ich belegte einen Kurs über Gruppentheorie in Physik (basierend auf Cornwell) und obwohl ich alle Beweise befolgte, hatte ich keine Ahnung, wie es mir helfen könnte, physikalische Probleme zu lösen, bis ich Tinkhams Group Theory and Quantum Mechanics aufgriff . Buchstäblich nur 5 Seiten (die Einführung) zu lesen, hatte einen enormen Einfluss auf mein Verständnis, warum die Gruppentheorie für physikalische Anwendungen wichtig ist und nach welcher Art von Gruppen-/Repräsentationseigenschaften ich suchen sollte. Nach fast jedem Hauptgruppen-/Darstellungsergebnis zeigt er, wie es mit einer Quantenrechnung zusammenhängt. Sein Ansatz und seine Beispiele könnten als veraltet angesehen werden (nicht viel über Lie-Gruppen und viel über Kristallographie), aber wenn Sie sich nur mit dem Gebiet vertraut machen, denke ich, dass es das Beste ist, was es gibt.
„Lie Groups: An Introduction through Linear Groups“ von Wulf Rossmann bekommt meine Stimme. Es bekommt die elementaren Ideen wirklich zementiert. Dann lesen Sie „Lie Groups, Lie Algebras, and Representations: An Elementary Introduction“ von Brian Hall .
Ich persönlich empfehle Georgis Buch mit besonderem Fokus auf SU(3).
Und es gibt auch Ramonds Buch , das in die gleiche Richtung geht wie Georgis Lehrbuch.
Auch online sind einige Notizen von Grossman , 't Hooft und Slansky verfügbar
Ich sehe fast alle klassischen Empfehlungen, alle bis auf eine. Es ist dieses Buch von Wu Ki Tung: https://www.amazon.com/Group-Theory-Physics-Wu-Ki-Tung/dp/9971966573 . Es gibt auch das Buch von Willard Miller, aber ich finde das von Wu Ki Tung ansprechender. Schauen Sie sich das Inhaltsverzeichnis in der Amazon-Vorschau an. Es sollte die Bedürfnisse aller Hochschulabsolventen erfüllen, um die QM- und QFT-Kurse zu ergänzen.
Sternbergs Buch ist exzellent und aufschlussreich, aber für einen Anfänger vielleicht etwas schwierig. Als erste Lektüre empfehle ich Lie-Gruppen, Lie-Algebren und Repräsentationen . Das Buch befasst sich mit der Darstellungstheorie von Lie-Gruppen von Matrizen. Nachdem ich dies gelesen habe, empfehle ich auch das Buch von Sternberg für physikalische Anwendungen und die topologische Sichtweise der Gruppentheorie.
Die Bücher von JF Cornwell sind gut geschrieben und eine Mischung aus Formalismus und Beispielen. Es gibt mehrere verschiedene Ausgaben, aber "Group Theory in Physics Bände 1 und 2" sind eine ausgezeichnete Wahl, da sie gut ausgewählte Beispiele enthalten.
Ich bin überrascht, dass noch niemand Lipkin erwähnt hat. Seine „Lie Groups for Pedestrians“ verwenden eine Notation, die nicht allzu veraltet ist, da sie Anfang der 60er Jahre geschrieben wurde. Er befasst sich mit der Verwendung der Gruppentheorie in der Kernphysik, der Elementarteilchenphysik und in symmetriebrechenden Theorien. Von dort ist es nur noch ein kleiner Sprung zu moderneren Theorien.
Georgis Buch (oben erwähnt) mag sogar noch besser sein, aber es ist furchtbar teuer: Als Buch von Dover Press ist Lipkins Buch ziemlich billig und leicht erhältlich. Es kann sogar als PDF-Datei von 4shared heruntergeladen werden. Oder als E-Book bei Google gekauft. Sogar die Vorschau auf Google ist nicht schlecht, da sie überraschend fast vollständig ist.
Lipkin geht davon aus, dass die Leser die Quantenmechanik ungefähr auf dem Niveau des Hauptstudiums Physik kennen, da der quantenmechanische Drehimpulsoperator für seine gesamte Präsentation grundlegend ist; er geht auch davon aus, dass er mit Diracs BH- und Ket-Notation vertraut ist. Aber ich bin sicher, das ist nicht zu viel verlangt.
Heines „Gruppentheorie in der Quantenmechanik“ und Weyls „Die Gruppentheorie und Quantenmechanik“ sind ebenfalls Klassiker, aber ihre Notation ist wirklich alt. Und beide Bücher sind zu alt, um die Verwendung der Gruppentheorie mit QCD oder Symmetriebrechung zu behandeln. Aber diese beiden Bücher erläutern die Philosophie der Verwendung von Gruppen im QM, von der spätere Autoren normalerweise anzunehmen scheinen, dass Sie sie bereits kennen. Heine enthält auch viel mehr als die meisten anderen über die Anwendung endlicher und „punktförmiger“ kristallographischer Gruppen. Aber er scheint immer noch einen mathematisch abstrakteren Ansatz zu wählen, als die meisten Physiker brauchen: Wie Lipkin betont, sind die Interessen eines Physikers und die eines Mathematikers in der Gruppentheorie wirklich unterschiedlich: Als Beispiel für den Unterschied erwähnt Lipkin sogar die Rang von Lie-Algebren, ohne sie jemals zu definieren:(
Es gibt ein kürzlich erschienenes Lehrbuch, das eine ziemlich vollständige und prägnante Darstellung der Gruppentheorie gibt, die sowohl die Struktur als auch die Darstellungen sowohl von endlichen als auch kontinuierlichen (Lie-)Gruppen abdeckt, mit einer kurzen Diskussion über Anwendungen auf Musik (endliche Gruppen) und Elementarteilchen (Lie-Gruppen). ). Das angestrebte Niveau ist Advanced Undergraduate und Beginning Graduate. Es ist frei verfügbar unter
http://www.scribd.com/doc/207786199/Group-Theory-A-Physicist-s-Primer http://www.scribd.com/doc/209840863/Group-Theory-A-Problem-Book
Der Autor hat auch Texte zur zeitgenössischen Teilchen- und Elementarteilchentheorie mitveröffentlicht, von denen einige Teile reale Anwendungen der Gruppentheorie diskutieren.
Es gibt kein gutes Buch für Physiker. Robert Hermann, Lie Groups for Physicists ist lesenswert, aber Sie wollten nicht nur etwas über Lie Groups. Gelfand, Graev und Vilenkin, Les Distributions, vol. 5 oder auf Englisch Generalized Functions, vol. 5 ist gut für die Fourier-Analyse einer Gruppe, die eng mit der Lorentz-Gruppe verwandt ist, richtet sich jedoch nicht an Physiker, ist jedoch hervorragend lesbar und weist einige Fehler auf, die nicht wirklich von Bedeutung sind. Darstellungen von endlichen Gruppen werden behandelt in Boerner, Representations of Groups: With Special Consideration for the Needs of Modern Physicsein alter Klassiker für Physiker. Keines dieser Bücher ist gut, aber es sind die besten, die ich mir vorstellen kann. Strichartz hat über die harmonische Analyse der eigentlichen Lorentzgruppe geschrieben, vielleicht lohnt es sich, vielleicht schaue ich es mir mal an...
Ein berühmter Mathematiker sagte mir einmal, niemand habe Weyl, The Classical Groups , je verstanden . Ich denke, vieles davon wird von Boerner abgedeckt.
Für diejenigen, die sich nur für Lie-Gruppen und -Darstellungen interessieren (dh nicht das OP), können Sie Quantentheorie, Gruppen und Darstellungen - Eine Einführung | lesen Peter Woit | Springer
Betont systematisch die Rolle von Lie-Gruppen, Lie-Algebren und ihrer einheitlichen Darstellungstheorie in den Grundlagen der Quantenmechanik
Erratas, Rezensionen und andere Beiträge finden Sie auf der Homepage von Peter Woit
Anstatt den Büchern zu folgen, habe ich Gruppentheorie für Physiker unterrichtet, indem ich diesen Papieren unten gefolgt bin. Die Idee ist, die Papiere von oben nach unten zu studieren und traditionelle Bücher (z. B. Tinkham, Hammermesh, Dresselhaus, Joshi) zu verwenden, um die Lücken zu füllen.
Diese decken nur Punktgruppen- und Raumgruppensymmetrien für die Festkörperphysik ab. Für das nächste Semester darf ich auch dieses Papier verwenden:
Aber es wäre schön, diese durch eine Arbeit zu ergänzen, die Lie-Algebren verwendet, um ein einfaches, aber interessantes und anschauliches Problem zu lösen (Grundstudium). Irgendwelche Vorschläge?
Von der Liste der neuen Bücher, die in den anderen Antworten aufgeführt sind, gefällt mir "Anthony Zee - Group Theory in a Nutshell for Physicists". Ich ergänze die Liste um diese beiden:
Marek