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職老:【量子化廣相】
送交者: 職老 2016年08月19日16:37:38 於 [茗香茶語] 發送悄悄話

【1】廣義相對論下的張量,流形,纖維結構

俺們知道,如果談論量子糾纏,就不得不了解所謂的拓撲幾何學,了解像流形這樣的概念。在了解流形以前,我們要先了解所謂張量的概念,特別是:量子張量的概念。也就是說:量子化特徵是張量的一個內容,當初如果愛因斯坦明白了這個量子化特徵是空間點,或者叫做向量場的一個屬性,而不只是微觀粒子的屬性,那麼他的廣義相對論場的公式就會重寫,而量子糾纏就會在幾十年前實現。其實,從所謂的超炫理論開始,有關量子化下的引力方程就出現了很多,但還是沒有最後突破所謂的數學模式。

其實很有意思的是,在愛因斯坦發明廣相的時候,他是向自己的朋友仔細學習了向量公式的,是他蘇黎世理工學院的同學,叫做:GROSSMAN,其中的小故事,請大家自己參看《上帝是微妙的 SUBTLE IS THE LORD》,以防又說我草蓆。
而職佬最近就這個小愛的廣義相對論進行了重整,公式下周寫出來,參看『3』,以防漕溪,職老先談三點,其核心就是引入量子化張量的概念,來重新組成和表述愛廣,其中突破有三點

1)如何把量子拓撲引入,特別是複數方程引入愛廣,實現引力子量子糾纏;

2)宏微對稱下的引力量子拓撲構建

3)時間向量的引入,一個在宇宙絕對時間上連續的引力場

好下面先從張量入手談流形,包括辛流形,然後談纖維叢和KAHLER幾何

俺們知道,張量TENSOR是一個非常有意思的概念,他用來表示向量,純量關係的一種多線性函數—線性關係,包括內急,外籍,線性映射,笛卡爾積。在N維度空間內,如果把張量的序(階)寫做R,張量就是一個有N的R次方分量的函數。

比如,

R=0,零界張,就是純量;

R=1,一劫張,就是向量;

R=2,二姐張,就是矩陣

 

舉個栗子,對於3維度空間,R=1的時候的張量就表示為(X,Y,Z)^T也就是說,對於每個空間軸都存在着對應的張量,並分成:協變張量,逆變張量,混合張量。

在數學上,張量是一個幾何實體,並且不依賴坐標系選擇,就實際應用而言,利用擴散張量成像,可以產生大腦的掃描圖,利用了水在器官裡面的微分透性的張量。

 

一個(M,N)型的張量被定義為一個多重線性映射:MULTILINEAR MAP,這個也就是前兩天道奇同學說的MAP

T:V*X……..XV*(M COPIES)X VX……XV (N COPIES)----R

在這裡,前面一項V*叫對偶空間,V叫做向量空間

 

具體計算,就是如果一個3階張量(2,5,7)的實體,當從《1,1,1》這樣的實體S^3球開始,一共有70個值。

對於廣義相對論中的黎曼曲率張量,他是一個維度為《4,4,4,4》 (3個空間+一個時間)的四階張量,就有256=4X4X4X4的向量也就是矩陣存在,但其中大約只有20個分量是獨立的。

 

那麼張量場 TENSOR FIELD是什麼概念呢?

就向量場而言就是:從點到點的變化的向量,如果空間的每一個點的屬性都可以用一個張量來代表的話,那麼這個場就是張量場,比如應力張量場STRESS-ENERGY TENSOR FIELD,而定義在流形上的場每個流形上的點就有一個張量。向量從就是依賴於流形作為參數的向量空間,比如下面要談的辛流形。而切叢就是TANGENT BUNDLE,切空間組成的向量從,擁有所謂的光滑流形,或者叫做微分流形SMOOTH MANIFOLD的拓撲流形,可以擴展為纖維叢:派;E –B 的連續滿射,而向量場可以叫做切從的截面。

 

張量場是對流行的每一個點都定義一個張量值。

 

而張量場,可以有個密度,要乘以雅可比矩陣,變成向量從

 

俺們知道,數學家HEINZ HOPF描述了他的纖維叢FIBRATION,借着複數,其實就是拓撲學的一個的一個最普遍內容。這個理論首先從C^2內的S^3球面入手,在4維度空間內的單位S^3球就是就是一個距離原點一個單位長度的點的集合,比如太陽,比如原子核,就是一個S^3球。因為是4維度時空,4個實數坐標就表示為:X1^2+Y1^2+X2^2+Y2^=1,但如果把Z1=X1+iY1這樣用複數表示,同理Z2,這樣就絕對值下Z1^2+Z2^2=1了,這樣S^3球就可以簡化為複數平面下的一個圓了。但是這是一個複平面,如果軸線Z2=0,就是復直線,對應一個實平面,他與S^3球相交皆滿足Z1絕對值=1的點(Z1,0)。就是說在S^1圓上的點。而如果Z1=0, Z2=aZ1,a為一個複數,對應於S^3球面上的一個圓,所以S^3球面上充滿了圓,好像一個膨脹的4個維度不同顏色的毛線球,但是那種交接的不是正球的,象一種麵包,對於每個S^2內的點,就是說所有複數a的值,都有一個圓,而且沒有兩個這樣的圓會在不同的a值情況下相同,就好像一個圓鐵圈不斷的自繞成一個更大的鐵圈,但每個地方會出現一個交叉的小圓弧,類似一個花壇,這個分解3維度球的過程就叫做HOPF纖維化,而S^3與S^2之間的映射很有意思,不能被描述為一個常值映射,而高維度下的S^N與S^P之間的映射就更複雜了。

 

俺們知道,所謂幾何結構,指的是實體流形M的N次方上的二階張量場T。如果用G屬於GLN®來表示T的線性群,通過結構群約化我們可以賦予TM以G從結構,這時我們叫M為G的流形。舉個栗子:

就定向流形M的N次方,可以看做GLN+®流形,比如黎曼流形(M的N次方,g) ,而易欣流形(M的2N次方,w)w 為非退化的斜對稱(0,2)張量/2形式,就可以看做SP2N(R)流形,而姨夫流形(M的2N次方,J)在這裡J 為(1,1)張量。

 

如果G結構呈現點態,而我們希望進一步T在每個淋浴中均可以標準化為“平坦”張量場,就需要附加一個可積分性的條件。對於RIEMAN流形,F就是RIEMAN的曲率張量,也叫做黎曼定理。對於姨夫流行或者易欣流形,F分別對應NIJENHUIS張量的NJ(NWELANDER-NIRENBERG定理)和DW(DARBOUX定理),相應的平坦流形也就是複流形和辛流形。其中黎曼幾何幾乎都在平坦流中引用,複流形最近才火起來,而辛流形仍然沒有火。除了在姨夫流形的HERMITE流形上對應以外,KAHLER流形有多種不同定義方式,一般吧HERMITE流形的M的2N次方稱為KAHLER流形。從平坦度量的角度看,HERMITE流形成為KAHLER流形的充分必要條件是(A’)在任意點附近均存在全純坐標系使得H與標準HERMITE度量的差異至少成為2結項,這是因為KAHLER流形通常不滿足黎曼的可積性。


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