Welche Bedeutung hat die konforme Invarianz der Elektrodynamik in einer kovarianten Formulierung?

Ich bin verwirrt über die Rolle von Symmetrietransformationen in einer kovarianten Formulierung.

Es kann gezeigt werden, dass die Maxwell-Gleichungen unter konformen Transformationen invariant sind. Siehe zB hier: https://arxiv.org/abs/hep-th/9701064 Man würde also sagen, dass die Symmetriegruppe (die Gruppe von Operationen, unter der ein Objekt unverändert bleibt) von Maxwells Gleichungen die konforme Gruppe ist.

Im Rahmen der allgemeinen Relativitätstheorie ist jedoch jede kovariant formulierte Theorie invariant unter allgemeinen Koordinatentransformationen. Soweit ich weiß, ist eine allgemeine Koordinatentransformation jeder Diffeomorphismus (invertierbare glatte Karte mit glatter Umkehrung) zwischen Koordinaten. Wenn ich das richtig verstehe, sollte eine konforme Transformation (die eine Koordinatentransformation ist, die die Metrik nur bis zu einem Gesamtfaktor ändert) auch eine allgemeine Koordinatentransformation sein.

Würde dies nicht bedeuten, dass die Symmetriegruppe jeder kovariant formulierten Theorie die Gruppe aller allgemeinen Koordinatentransformationen ist? Wenn ja, bleibt etwas Besonderes an der Tatsache übrig, dass die Maxwell-Gleichungen unter konformen Transformationen unveränderlich sind? Oder wäre die einzige Besonderheit, dass diese Symmetrie sogar in einer nicht-kovarianten Formulierung gilt?

BEARBEITEN: In Formeln ist mein derzeitiges Verständnis das unter einer allgemeinen Koordinatentransformation

X X ' ( X ) ,
Maxwellsche Gleichungen
μ F μ v = J v ,   [ μ F v λ ] = 0
ändern als
μ ' F ' μ v = J ' v ,   [ μ ' F v λ ] ' = 0.
Und würden sie sich zB unter einer konformen Transformation oder zB einer Galilei-Transformation so ändern? Wenn ja, gibt es eine Möglichkeit, diese Transformationen von Koordinatentransformationen zu unterscheiden?

EDIT 2: Leider beantwortet die folgende Antwort meine Frage immer noch nicht vollständig. Der Grund ist, dass ich eine mathematisch genaue Aussage brauche, warum sich eine winkeltreue Transformation von einer allgemeinen Koordinatentransformation unterscheidet oder nicht.

Angenommen, wir haben eine Koordinatentransformation, die durch einen Diffeomorphismus induziert wird F : M M Wo M ist unsere Raumzeit-Mannigfaltigkeit, die einen Rückzug auf die Metrik und ihre Vektorfelder induziert. Wenn es richtig ist, was in der Antwort unten steht (dass eine Koordinatentransformation Ausdrücke wie v ich v J G ich J ), dann sollte es den Pullback induzieren

( F ) ( 1 ) G ( F X , F Y ) | P = G P ( X P , Y P ) ,
was gehen würde G ( X , Y ) unveränderlich.

Nehmen wir nun an, wir haben eine konforme Transformation (oder Rotation oder Lorentz trf usw.), die als Diffeomorphismus definiert ist und die Metrik bis auf einen Gesamtfaktor invariant lässt, bedeutet dies, dass diese Transformation nur auf die Metrik als wirkt

F G ( X , Y ) | P = G P ( F X P , F Y P ) = Ω ( P ) G P ( X P , Y P ) ?
Wenn ja, wüsste ich nicht, warum sich der Diffeomorphismus nicht auswirken sollte X Und Y auch direkt? Gibt es einen Grund für die Nichtaktion auf den Vektorfeldern? Oder gibt es eine Wirkung auf die Felder, aber es gibt noch eine andere Art, wie Transformationen im Allgemeinen wirken?

@Qmechaniker Danke. Die Antwort im Link bezieht sich jedoch nur auf den Grund für die konforme Invarianz. Ich weiß, dass die Skaleninvarianz aufgrund der Masselosigkeit des Photons der Grund ist. Ich bin verwirrt, warum die konforme Invarianz spezieller ist als die Invarianz unter jeder anderen Koordinatentransformation in der kovarianten Formulierung.

Antworten (1)

Wenn ich das richtig verstehe, sollte eine konforme Transformation (die eine Koordinatentransformation ist, die die Metrik nur bis zu einem Gesamtfaktor ändert) auch eine allgemeine Koordinatentransformation sein.

Nicht wahr. Bei einer allgemeinen Koordinatentransformation bleibt die Metrik im abstrakten Sinne gleich, aber um die Komponenten der Metrik im neuen Koordinatensystem darzustellen, müssen wir diese Komponenten ändern. Wenn wir alle Tensortransformationsregeln befolgen, liefert die Metrik die gleichen Ergebnisse, wenn wir sie zum Messen von Dingen verwenden, z. u ich v J G ich J liefert in den neuen Koordinaten die gleichen Ergebnisse wie in den alten.

Eine konforme Transformation ist eine Änderung in der Metrik selbst. Es ist nicht gleichbedeutend mit einer Koordinatenänderung.

Danke! Meine Verwirrung ist wahrscheinlich auf dieses Missverständnis zurückzuführen! Es würde mir sehr helfen, wenn Sie etwas präzisieren könnten, was Sie mit "die Metrik bleibt im abstrakten Sinne gleich" meinen. Und was bedeutet "eine Änderung der Metrik selbst" mathematisch? Einige Gleichungen/mathematische Terminologie wären toll! Danke noch einmal!
Sie können auch Differentialformen, Bündel oder andere Konzepte der Differentialgeometrie verwenden, wenn dies die Erklärung erleichtert.
Ich dachte, dass eine Weyl-Transformation eine Änderung in der Metrik selbst ist, Senden G Ω G während die Koordinaten fest bleiben, aber dass eine konforme Transformation tatsächlich eine Koordinatentransformation ist, die die Metrik um einen Gesamtfaktor ändert, wie in diesem Beitrag beschrieben: physical.stackexchange.com/questions/38138/…
Es würde mir sehr helfen, wenn Sie etwas präzisieren könnten, was Sie mit "die Metrik bleibt im abstrakten Sinne gleich" meinen. Ein einfacheres Beispiel ist das Drehen Ihres Koordinatensystems und das Betrachten der Auswirkung auf einen Vektor. Der Vektor ist derselbe. Nur Ihre Beschreibung hat sich geändert. Allerdings werden die Komponenten des Vektors im neuen Koordinatensystem anders sein.
Ja, das kann ich nachvollziehen. Aber es löst meine Verwirrung nicht, weil ich immer noch nicht verstehe, warum eine konforme Transformation nicht auch eine allgemeine Koordinatentransformation ist (obwohl eine Koordinatentransformation allgemeiner ist). Ich weiß, dass zum Beispiel eine Rotation eine Isometrie ist und sich die Metrik unter dieser Transformation überhaupt nicht ändert, aber eine Isometrie ist nicht die allgemeinste Koordinatentransformation, oder behaupten Sie, dass alle Koordinatentransformationen Isometrien sind? Was meinst du mathematisch mit „bleibt gleich“ und „Änderung an sich“?
Lieber Ben, ich weiß leider immer noch nicht, was du genau meinst und kann deine Antwort daher noch nicht akzeptieren. Ich habe meine Frage bearbeitet und versucht, mathematisch präziser zu machen, was Sie auszudrücken schienen - aber wie in der Bearbeitung geschrieben, müsste ich auch Gründe für diese Aussagen haben, wenn Sie das überhaupt gemeint haben?