題:
量規對稱不是對稱嗎?
Revo
2011-08-23 07:48:21 UTC
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我以前在Seiberg的一篇文章中讀過類似的文章,通過引入虛假的自由度來簡化計算,規範對稱性不是對稱性而是冗餘,在我們的描述中。

關於這一點,我有一些問題:

  1. 如果不是對稱性,為什麼將其稱為對稱性?在這種情況下,Noether定理呢?以及計量器組U(1)...等等?
  2. 從原理上講,這意味著人們可以計量任何理論(僅通過引入適當的偽自由度即可)?
  3. 在古典物理學中,是否有類似的或其他示例來引入虛假的自由度以促進計算或建立相互作用?如果有人堅持在非慣性參照系中使用牛頓第二定律,這就像引入虛擬力量一樣?
  4. ol>
如前所述,我只建議更加註意短語“這意味著例如與運動方程式無關的電荷守恆”。在David Bar Moshe的回答中。
這是一個很好的問題,但是答案是誤導的。規範對稱始終有一個整體部分,它是真實的對稱性。 Noether定理為您提供了一個由於運動方程而守恆的電流,並且存在與邊界變換相關的守恆量。
儘管規範對稱性是經典的,似乎沒有量子含量,但規範對稱性的破壞純粹是量子。這種“校正”(或破壞)是一種深刻的量子現象。
我從您的問題中學到了很多東西,並從中得到了答案,並想進一步了解量規對稱性。您能否與我分享您在問題中指出的Seiberg論文的標題?
@RonMaimon-整體對稱性顯然不屬於量規對稱性。形成冗餘的規範對稱性集合(我認為人們對規範對稱性的真正含義)是那些在無窮大的情況下(在適當的意義上)微不足道的行為,即由函數$ \ alpha(x)\ to 0 $無限地生成為$ x \ to \ infty $。另一方面,全局對稱性對應於不滿足上述性質的$ \ alpha(x)= $常數。因此,全局對稱性不是真正稱為“規範對稱性”的部分。
@RonMaimon-還有其他一些局部對稱性,它們不會在無限遠處消失,這也是規範理論的物理對稱性(即具有電荷,守恆定律/沃德恒等)
-1
五 答案:
genneth
2011-08-23 16:15:05 UTC
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順序:

  1. 因為術語“量規對稱性”早於QFT。它是魏爾創造的,旨在擴大廣義相對論。在設置GR時,可以從以下想法開始:如果不指定並行傳輸/連接,就無法比較不同時空點的切向量。魏爾(Weyl)試圖將其擴展為包括尺寸,因此命名為“量規”。用現代的話說,他創建了$ \ mathbb {R} $-gauge理論的經典場論。因為$ \ mathbb {R} $在局部上與$ U(1)$相同,所以這為電動力學提供了正確的經典運動方程(即麥克斯韋方程)。正如我們將在下面介紹的那樣,在經典級別上,規範對稱和“真實”對稱之間沒有區別。

  2. 是的。實際上,經常使用的技巧是引入這種對稱性來處理約束。特別是在像凝聚態理論這樣的學科中,沒有什麼特別的東西可以被認為是基本的,人們通常會引入更多的自由度,然後將它們與標準場“粘合”在一起。特別是,在高T_c $超導體的強耦合/哈伯德模型理論中,一種處理約束的方法是每個位點不超過一個電子(無論自旋)都是引入自旋(費米子)玻色子和玻色子(玻色子)和非阿貝爾規範場,從而實際上限制了低能量動力學-從而重現了物理電子;但隨後可以去尋找不確定的階段,並詢問這些階段是否有幫助。這本身就是另一篇完整的評論文章。 (Google術語:“帕特里克·李規理論高tc”。)

  3. 您需要區分力和場/自由度。無論如何,武力充其量只是一種幻想。自由度確實很重要。在量子力學中,人們可以非常精確地了解兩者之間的區別。如果存在單一運算符$ U $ s.t,則兩個狀態$ \ left | a \ right \ rangle $和$ \ left | b \ right \ rangle $是“對稱的”。 $$ U \ left | a \ right \ rangle = \ left | b \ right \ rangle $$和$$ \ left \ langle a | A | a \ right \ rangle = \ left \ langle b | A | b \ right \ rangle $$其中$ A $是任何物理可觀察到的。 “量規”對稱性是我們決定將相同狀態$ \ left | \ psi \ right \ rangle $標記為$ a $和$ b $的對稱性。在經典力學中,兩者都用辛歧管的對稱性(離散或其他形式)表示。因此,在經典力學中,它們不是分開的,因為實數和軌距對稱性都導致相同的運動方程。換句話說,在路徑積分形式主義中,您僅注意到“大型”轉換的區別,並且局部操作是相同的。吉布斯悖論就是一個很好的例子,它計算出混合相同粒子的熵-一個人必須手工引入一個N!是量規對稱性。這種對稱性對局部結構沒有任何影響(用微分幾何學來說),因此不能經典地觀察它。

  4. ol>

    一般的事情-當人們說“量規理論”時,它們通常意味著對整個討論內容的嚴格限制。在大多數情況下,它們表示一種理論,其中配置變量包括某個歧管上的連接。這些是受嚴格限制的版本,但涵蓋了人們傾向於使用的類型,而這正是諸如“局部對稱”之類的術語所源自的地方。作為凝聚態物理學家,我傾向於將其視為閉環理論(因為繞環的完整性是“量規不變的”),或者如果涉及費米子,則為開環。然後,各個階段都是這些循環的縮合,等等。(有關參考,請查看Google上的“字符串網縮合”。)

    最後,如果沒有一些關於“破壞”規範對稱性的論述,討論將是不可行的。與真正的對稱破壞一樣,這是一種禮貌但有用的小說,並且實際上是指基態不是天真的真空這一事實。關鍵是換向極限-如果(正確)最後獲得較大的系統極限(包括IR和UV),則不會發生任何對稱性破壞。但是,將不同的實數對稱基態分別放入不同的超選擇扇區,並僅使用其中一個縮小的希爾伯特空間進行工作是有用的。對於軌距對稱,可以再次通過軌距固定進行相同的(仔細地)換向超選擇。

當我嘗試瀏覽您的個人博客時,出現“未知控制序列'\ Gam'”
我沒有問為什麼它稱為規範對稱性。我問的是量規對稱性不是對稱性,那麼量規組也不是對稱性組!那是我不明白的
@Revo:在經典場論中是對稱的。下面的David Bar Moshe解釋了Noether定理在這種情況下的工作原理。在量子理論中情況並非如此。即使現在我們對事物的工作方式有了更好的了解,人們還是保留了術語。
David Bar Moshe
2011-08-23 17:59:29 UTC
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規範理論和僅具有剛性對稱性的理論之間的(巨大)差異可以通過Noether的第一定理第二定理精確表示:

在剛性對稱的情況下,僅由於運動方程式而守恆與群發生器相對應的電流,這被稱為“殼上”守恆。在連續的軌距對稱的情況下,守恆定律成為有效的“脫殼”,這與運動方程無關。例如,這意味著與運動方程無關的電荷守恆。

現在,原則上可以使用守恆律方程來減少場數。

步驟如下:

  1. 在滿足守恆定律的場配置子空間上工作。但是,在此子空間上仍然會有剩餘的規範對稱性。為了消除這些問題:

  2. 為每個守恆定律選擇一個量規確定條件。

  3. ol>

    這將減少對於每個量規對稱性,“場分量數”要減為2。但是,此過程的實施非常困難,因為它實際上需要解決守恆定律,而且場配置的縮減空間非常複雜。為什麼很少執行此過程並使用諸如BRST之類的其他技術的原因。

可以為從本地量規對稱性導出物理守恆量的計算提供參考嗎?我認為這是不可能的,因為畢竟可以固定所有量規並且不會有剩餘的對稱性,但是也不會改變任何物理性質!對解決方案進行評估,因此保護始終是有條件的。那就是我對即使非阿貝爾規範場理論也會發生什麼的理解。
-1
續因此,當標距場滿足其運動方程時,該電流被守恆,物質場不必滿足其守恆運動方程。因此,可以說,電流守恆只要求儀表場是帶殼的。但這不是全部。標距場運動方程的時間成分是比安奇恆等式(或高斯定律)。
續拉格朗日不包含量規字段的時間分量的時間導數。該分量表現為Lagrange乘積乘以高斯定律,因此其運動方程不是動態的,它只是描述了相空間中的約束面,表示了場分量的冗餘度。因此,Klein-Gordon電流的時間分量即電荷(在3體積上積分之後)的守恆不依賴於“真實”自由度的任何運動方程。
尊敬的@DavidBarMoshe:小事。在我看來,Klein-Gordon勵磁電流應取決於儀表電位,請參見。 [this](http://physics.stackexchange.com/a/48368/2451)Phys.SE答案。
Xiao-Gang Wen
2012-05-30 10:00:22 UTC
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1)如果不是對稱性,為什麼將其稱為對稱性?在這種情況下,Noether定理呢?規範組U(1)...等?

規範對稱性是CLASSICAL場論中的局部對稱性。這可能就是為什麼人們將量規對稱性稱為局部對稱性。但是我們知道我們的世界是量子。在量子系統中,規範的對稱性不是對稱的,因為規範的轉換不會改變任何量子態,並且是無意義的轉換。諾瑟定理是古典理論的一個概念。量子規範理論(由物理希爾伯特空間和哈密頓量描述時)沒有Noether定理。

由於規範的對稱性不是對稱性,規範組的含義並不太多,因為兩個不同的規範組有時可以描述相同的物理理論。例如,$ Z_2 $量規理論等效於以下$ U(1)\ U(1)$ Chern-Simons量規理論:

$$ \ frac {K_ {IJ}} {4 \ pi} a_ {I,\ mu} \ partial_ \ nu a_ {J,\ lambda} \ epsilon ^ {\ mu \ nu \ lambda} $$與$$ K = \ left(\ begin {array} [cc] \\ 0& 2 \\ 2& 0 \\ \ end {array} \ right)$$ in(2 + 1)D。

由於量規變換是無意義的變換並且量規組是非物理的,因此最好不使用量規組和相關量規變換來描述量規理論。這是通過弦網理論實現的。儘管弦網理論是用來描述拓撲順序的,但它也可以看作是不使用規範組的規範理論的描述。

對拓撲順序(或長程糾纏)的研究表明玻色子模型具有遠距離糾纏的基態,那麼低能效理論必定是某種量規理論。因此,低能有效量規理論實際上反映了基態中的遠程糾纏。

因此,在凝聚態物理中,規範理論與幾何或曲率無關。規範理論與基態中的遠距離糾纏直接相關,並且是該糾纏的結果。因此,也許真空中的量規理論也直接反映了真空中遠距離糾纏

2)從原理上講,這是否意味著是的,一個人可以衡量任何理論(僅通過引入適當的假自由度即可)?

是的,人們可以將任何理論重寫為任何儀表組的儀表理論。

還可以看到一個相關的討論:從Polyakov的簡單論點理解Elitzur定理?

關於溫曉剛的回答,我有一些愚蠢的疑問:1)Noether定理是古典理論的一個概念。如果Noether定理是經典的,那麼電荷呢?在量子理論中,仍然存在Noether電荷,例如電荷,不是嗎? 2)從某種意義上說,軌距變換不會改變任何量子態如果量子態僅被相位因子改變,是否表示狀態改變了?在量子力學中,不同的標稱勢A_mu將具有物理效應,例如A_B效應。軌距變換和A-B效應之間有什麼關係嗎?
1)由於真正的全局對稱性,電荷得以保留---它不是規範的。
2)不同的標量$ A_ \ mu $會有不同的影響,這是不正確的。基本效果是,不同的路徑包含不同數量​​的$ B $,這是完全獨立於量表的。
最好將問題寫為自己的問題/帖子,而不是在此處作為答案-而不是論壇(即使這樣做會有一些好處)。
@ Jook:有三種量規理論:(1)經典量規理論,對量規場和帶電物質都進行了經典處理。 (2)偽量子規範理論,其中規範場被經典地處理,帶電物質被量子機械地處理。 (3)真正的量子規範理論,其中規範場和帶電物質均通過量子力學進行處理。大多數論文和書籍都處理偽造的量子規理論,您的問題/答案似乎也是如此。我的答案涉及真正的量子規理論,這是非常不同的。
在真實的量子規理論中,沒有局部對稱性,也沒有整體對稱性。電荷守恆具有完全不同的拓撲起源。這是“拓撲”的,因為在實際的量子規理論中,沒有辦法使“電荷”不守恆。例如,在量子晶格規理論中(在庫倫相中),即使我們添加破壞晶格規對稱性的擾動,電荷仍然是守恆的。
@Xiao-GangWen:為什麼您認為規範對稱性(在邊界上等同於身份)在古典物理學中是真正的對稱性?我認為,這兩種情況都不是真正的對稱,而只是描述中的多餘之處。先感謝您。
@drake:我想我同意你的看法:即使在經典物理學中,規範對稱也不是真正的對稱。但是它可以被視為經典物理學中的對稱性(即局部對稱性)。規範的對稱性不能被視為量子物理學中的對稱性。
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@Xiao-GangWen(如果此符號來自論文),您能指導我到論文上嗎?
U(1)x U(1)Cherns-Simons規範理論的@Airwoz:,請參見arXiv:0803.2300 Z_2拓撲順序的相互Chern-Simons理論Su-Peng Kou,Michael Levin,Xiao-Gang。我還寫了一本書,解釋了量規對稱性不是對稱性:多體系統的量子場論-從聲音的起源到光電子的起源
Martin
2012-07-11 13:21:16 UTC
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在談論對稱性時,應該始終指出:什麼對稱?

如果我先以英寸為單位,然後以厘米為單位,即不同的規格,來測量一根棍子的長度,那麼我會得到兩個不同的答案,儘管在兩種情況下搖桿都是相同的。類似地,當我使用兩個相位不同的時鐘來測量正弦波的相位時,會得到兩個不同的相位,並且相移形成了U(1)組。在第一個示例中,搖桿在規格從厘米到英寸的變化下是不變的,但這與搖桿的任何物理對稱性無關。 Noether定理與Lagrangian的對稱性有關。例如。如果拉格朗日方程具有球對稱性,則總角動量是守恆的。 Noether定理顯然也適用於量子系統。規格的改變不是物理上的轉變,僅此而已。在量子場論中,一個人從一個簡單的拉格朗日開始(例如狄拉克·拉格朗日),然後對其進行更改,使其在局部軌距變化下變得不變,即,然後將狄拉克方程中的導數更改為一個具有“規範場”的D。其中:為了使這個聲音含糊,然後說“局部量規不變性已產生一個量規場”,儘管事實並非如此。施加局部量規不變性只是限制了可以寫哪種拉格朗日數。這類似於要求函數F(z)在復雜平面上進行解析,這也具有嚴重的後果。

José Ignacio Latorre
2015-04-03 22:49:37 UTC
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規範的對稱性強加了局部守恆定律,在非阿貝爾規範理論中,QED中的病區標識和Slavnov-Taylor標識被稱為。這些標識與振幅相關或將其限制。

由真空計的對稱性施加的那些約束的一個例子是真空極化的橫向性。更精確地說,規範對稱性不允許在拉格朗日算子上使用光子的質量項。但是,這可能會因量子波動而發展。由於沃德身份強加了光子真空極化的橫向性,因此不會發生這種情況。另一個例子是費米子傳播子與QED中基本頂點之間的關係。它保證了沒有縱向光子。

這樣的想法是,軌距對稱確實施加了一種Noether定理,但是以更為完善的方式。它顯示在量子校正的級別並限制了它們。這些關係是本地的。它們成為Noether定理的一種本地版本。



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