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31 关系: 动量映射,巴塔林-维尔可维斯基代数,代数几何,伴随表示,体积形式,余切丛,微分几何,A无穷代数,哈密顿力学,哈密顿向量场,凯勒流形,音乐同构,达布定理 (微分几何),辛同胚,辛向量空间,辛几何,辛空间,辛群,能量均分定理,重言1形式,量子力學的數學表述,G-结构,标架丛,殆复流形,泊松代数,泊松流形,泊松括號,有理同伦论,斯豪滕-奈恩黑斯括号,拓撲量子場論,拉開。
动量映射
在数学,尤其在辛几何中,动量映射是一个与辛流形上的李群的哈密顿作用有关的工具,可用于构造作用的守恒量。动量映射推广了经典的 动量和角动量。它在各种辛流形的建立中是一个重要的部分,包括将会在后面讨论的symplectic (Marsden–Weinstein) quotients,以及symplectic cuts和sums。.
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巴塔林-维尔可维斯基代数
Batalin-Vilkovisky代数(Batalin-Vilkovisky algebra,简称BV代数)是Batalin和Vilkovisky在研究规范场的量子化过程中发现的一种代数结构。他们所提出的量子化方法(称为BV formailism或者BV quantization),是一种十分普遍而且有效的量子化方法,正受到越来越多的量子场论学家和弦理论家的重视和应用,而BV代数也越来越受到数学家们的重视。.
代数几何
代数几何是数学的一个分支。 经典代数几何研究多项式方程的零点,而现代代数几何将抽象代数,尤其是交换代数,同几何学的语言和问题结合起来。 代数几何的基本研究对象为代数簇。代数簇是由空间坐标的若干代数方程的零点集。常见的例子有平面代数曲线,比如直线、圆、椭圆、抛物线、双曲线、三次曲线(非奇异情形称作椭圆曲线)、四次曲线(如双纽线,以及卵形线)、以及一般n次曲线。代数几何的基本问题涉及对代数簇的分类,比如考虑在双有理等价意义下的分类,即双有理几何,以及模空间问题,等等。 代数几何在现代数学占中心地位,与多复变函数论、微分几何、拓扑学和数论等不同领域均有交叉。始于对代数方程组的研究,代数几何延续解方程未竟之事;与其求出方程实在的解,代数几何尝试理解方程组的解的几何性质。代数几何的概念和技巧都催生了某些最深奥的数学的分支。 进入20世纪,代数几何的研究又衍生出几个分支:.
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伴随表示
在數學中,一個李群 G 的伴隨表示(adjoint representation)或伴隨作用(adjoint action)是 G 在它自身的李代數上的自然表示。這個表示是群 G 在自身上的共軛作用的線性化形式。.
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体积形式
数学中,体积形式提供了函数在不同坐标系(比如球坐标和圆柱坐标)下对体积积分的一种工具。更一般地,一个体积元是流形上一个测度。 在一个定向n-维流形上,体积元典型地由体积形式生成,所谓体积元是一个处处非零的n-阶微分形式。一个流形具有体积形式当且仅当它是可定向的,而可定向流形有无穷多个体积形式(细节见下)。 有一个推广的伪体积形式概念,对无论可否定向的流形都存在。 许多类型的流形有典范的(伪)体积形式,因为它们有额外的结构保证可选取一个更好的体积形式。在复情形,一个带有全纯体积形式的凯勒流形是卡拉比-丘流形。.
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余切丛
微分几何中,流形的余切丛是流形每点的余切空间组成的向量丛。余切空间有一个标准的辛形式,从中可以一个余切丛的非退化的体积形式。因此,本身作为一个流形的余切丛总是可定向的。可以在余切丛上定义一组特殊的坐标系;这些被称为正则坐标。因为余切丛可以视为辛流形,任何余切丛上的实函数总是可以解释为一个哈密顿函数;这样余切丛可以理解为哈密顿力学讨论的相空间。.
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微分几何
微分幾何研究微分流形的幾何性質,是現代數學中一主流;是廣義相對論的基礎,與拓撲學、代數幾何及理論物理關係密切。 古典微分几何起源于微积分,主要内容为曲线论和曲面论。歐拉、蒙日和高斯被公认为古典微分几何的奠基人。近代微分几何的创始人是黎曼,他在1854年创立了黎曼几何(实际上黎曼提出的是芬斯勒几何),这成为近代微分几何的主要内容,并在相对论有极为重要的作用。埃利·嘉当和陈省身等人曾在微分几何领域做出极为杰出的贡献。.
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A无穷代数
A无穷代数(A-infinity algebra,或 \;A_\;-algebra)是吉姆·斯塔谢夫(Jim Stasheff)在1960年代研究 H-空间的乘法的结合性时发现的一种代数结构,又称为强同伦结合代数(strongly homotopy associative algebra)。1970年代陈国才(K.-T. Chen)和T.V.
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哈密顿力学
哈密顿力学是哈密顿于1833年建立的经典力学的重新表述,它由拉格朗日力学演变而来。拉格朗日力学是经典力学的另一表述,由拉格朗日于1788年建立。哈密顿力学与拉格朗日力学不同的是前者可以使用辛空间而不依赖于拉格朗日力学表述。关于这点请参看其数学表述。 适合用哈密顿力学表述的动力系统称为哈密顿系统。.
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哈密顿向量场
在数学与物理中,哈密顿向量场是辛流形上一个向量场,定义在任何能量函数或哈密顿函数上。以物理学家和数学家威廉·卢云·哈密顿命名。哈密顿向量场是经典力学中的哈密顿方程的几何表现形式,哈密顿向量场的积分曲线表示哈密顿形式的运动方程的解。由哈密顿向量场生成的流是辛流形的微分同胚,在物理中称为典范变换,在数学中称为(哈密顿)辛同胚。 哈密顿向量场可以更一般地定义在任何泊松流形上。对应于流形上的函数 f 与 g 的两个哈密顿向量场的李括号也是一个哈密顿向量场,其哈密顿函数由 g 与 f 的泊松括号给出。.
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凯勒流形
在数学中,一个凯勒流形(Kähler manifold)是具有满足一个可积性条件的酉结构(一个U(''n'')-结构)的流形。特别地,它是一个黎曼流形 、复流形以及辛流形,这三个结构两两相容。 这个三位一体结构对应于将酉群表示为一个交集: 若没有任何可积性条件,类似的概念是一个殆埃尔米特流形。如果辛结构是可积的(但复结构不要求),则这个概念是殆凯勒流形;如果複结构是可积的(但辛结构不要求),则为埃尔米特流形。 凯勒流形以数学家埃里希·凯勒命名,在代数几何中占有重要的地位:它们是複代数簇的一个微分几何推广。.
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音乐同构
在数学中,特別是黎曼幾何跟微分流形的理論裡,音乐同构(Musical isomorphism 或典范同构 canonical isomorphism)是指(伪)黎曼流形 M 的切丛 TM 与余切丛 T^M 之间的同构,这个同构由黎曼度量给出。不過一般地,只要流形的切丛上有一个处处非退化的双线性形式(比如辛流形上的辛形式)便可定义这样的同构。在帶有內積(或更一般的,非退化的雙線性形式)的有限維向量空間 V,這些同構自然給出了 V 和其對偶空間 V^* 之間的同構,在這種情況一般稱這些映射為典範同構(canonical isomorphosm)。 這些運算在流形上的張量場理論裡也称为指标的上升和下降。.
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达布定理 (微分几何)
达布定理 是数学领域微分几何中关于微分形式的一个定理,部分地推广了弗罗贝尼乌斯定理。它是包括辛几何在内多个领域的基石。这个定理以让·加斯东·达布 命名,他在解 Pfaff 问题 时建立了这个定理。 这个定理的推论之一是任何两个同维数的辛流形是局部辛同胚的。这就是说,任何 2n-维辛流形能局部的看作带标准辛形式的线性辛空间 Cn。应用于切触几何也有类似的结论。.
辛同胚
在数学中,一个辛同胚(symplectomorphism)是辛流形范畴中的一个同构。.
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辛向量空间
数学中,一个辛矢量空间是带有辛形式 ω 的向量空间 V,所谓辛形式即一个非退化斜对称的双线性形式。 确切地说,一个辛形式是一个双线性形式 ω :V × V → R 满足:.
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辛几何
辛几何(Symplectic geometry),也叫辛拓扑(Symplectic topology),是微分几何的一个分支。其研究對象為辛流形,亦即带有闭非退化2-形式的微分流形。辛拓扑源于经典力学的哈密顿表述,其中特定经典系统的相空间有辛流形的结构。 辛拓扑和研究有非退化对称2阶张量(称为度量张量)的流形的黎曼几何有一些相似和不同之处。不像黎曼的情况,辛流形没有像曲率那样的局部不变量。这是达布定理的一个结果,表明每一对辛流形是局部同构的。另一个和黎曼几何的区别是不是所有的微分流形可以接受一个辛形式;有一些特定的拓扑限制。首先,流形必须是偶数维的。辛拓扑的很多工作就是以研究哪些流形可以有辛结构为中心的。 每个凯勒流形也是一个辛流形。直到1970年代,辛专家们还不确信是否有任何紧非Kähler辛流形存在,但从那以后又很多例子被构造出来(第一个由William Thurston给出);特别的,Robert Gompf证明每个有限表示群都可以作为辛4维流形的基本群出现,这和凯勒的情形完全不同。 可以说大部分辛流形都是非凯勒的;所以没有和辛形式相容的可积複结构。但是 Mikhail Gromov给出了一个重要的发现,就是辛流形可以接受很多相容的殆複结构,所以它们满足複流形的所有假设,"除了"坐标变换函数必须是全纯的这一条。 以几乎複结构相容的映射到辛流形的黎曼曲面称为伪全纯曲线,格罗莫夫证明了该类曲线的紧致性定理;这个结构导致了辛拓扑一个很大的子学科的发展。从格罗莫夫的理论产生的结果包括关于球到柱的辛嵌入的格罗莫夫非压缩定理,和关于哈密顿流的不动点的个数的阿尔诺德的一个猜想的证明。这是由从Andreas Floer开始的几个研究者(逐步推广到更一般的情形)所证明的,Floer用格罗莫夫的方法引入了现在称为Floer同调的概念。 伪全纯曲线也是辛不变量的一个来源,这种不变量称为Gromov-Witten不变量,原则上可以用来区分两个不同的辛流形。.
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辛空间
数学中的辛空间,可能指:辛流形或者辛向量空间,后者是前者的一个特例。.
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辛群
在數學中,辛群可以指涉兩類不同但關係密切的群。在本條目中,我們分別稱之為Sp(2n,F)與Sp(n)。後者有時也被稱作緊緻辛群以資區別。許多作者偏好不同的記法,通常是差個二的倍數。本條目採用的記法與矩陣的大小相稱。.
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能量均分定理
在经典統計力學中,能量均分定理(Equipartition Theorem)是一種聯繫系統溫度及其平均能量的基本公式。能量均分定理又被稱作能量均分定律、能量均分原理、能量均分,或僅稱均分。能量均分的初始概念是熱平衡時能量被等量分到各種形式的运动中;例如,一个分子在平移運動时的平均動能應等於其做旋轉運動时的平均動能。 能量均分定理能够作出定量預測。类似于均功定理,对于一个给定温度的系统,利用均分定理,可以計算出系統的總平均動能及勢能,從而得出系统的熱容。均分定理還能分別給出能量各個组分的平均值,如某特定粒子的動能又或是一个彈簧的勢能。例如,它預測出在熱平衡時理想氣體中的每個粒子平均動能皆為(3/2)kBT,其中kB為玻爾兹曼常數而T為溫度。更普遍地,無論多複雜也好,它都能被應用於任何处于熱平衡的经典系統中。能量均分定理可用於推導经典理想氣體定律,以及固體比熱的杜隆-珀蒂定律。它亦能夠應用於預測恒星的性質,因为即使考虑相對論效應的影響,该定理依然成立。 儘管均分定理在一定条件下能够对物理现象提供非常準確的預測,但是當量子效應變得显著時(如在足够低的温度条件下),基于这一定理的预测就变得不准确。具体来说,当熱能kBT比特定自由度下的量子能級間隔要小的時候,該自由度下的平均能量及熱容比均分定理預測的值要小。当熱能比能級間隔小得多时,这样的一個自由度就說成是被“凍結”了。比方說,在低溫時很多種類的運動都被凍結,因此固體在低溫時的熱容會下降,而不像均分定理原測的一般保持恒定。對十九世紀的物理學家而言,這种熱容下降现象是表明經典物理学不再正確,而需要新的物理学的第一個徵兆。均分定理在預測電磁波的失敗(被稱为“紫外災變”)普朗克提出了光本身被量子化而成為光子,而這一革命性的理論對刺激量子力學及量子場論的發展起到了重要作用。.
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重言1形式
在数学中,重言 1-形式(Tautological one-form)是流形 Q 的余切丛 T^Q 上一个特殊的 1-形式。这个形式的外导数定义了一个辛形式给出了 T^Q 的辛流形结构。重言 1-形式在哈密顿力学与拉格朗日力学的形式化中起着重要的作用。重言 1-形式有时也称为刘维尔 1-形式,典范 1-形式,或者辛势能。一个类似的对象是切丛上的典范向量场。 在典范坐标中,重言 1-形式由下式给出: 在差一个全微分(恰当形式)的意义下,相空间中的任何“保持”典范 1-形式结构的坐标系,可以称之为典范坐标;不同典范坐标之间的变换称为典范变换。 典范辛形式由 给出。.
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量子力學的數學表述
量子力学的数学表述是对量子力学进行严谨描述的数学表述体系。与20世纪初发展起来的旧量子论的数学形式不同,它使用了一些抽象的代数结构,如无穷维希尔伯特空间和这些空间上的算子。这些结构中有许多源于泛函分析。这一纯粹数学研究领域的发展过程既平行于又受影响于量子力学的需要。简而言之,物理可观察量的值,如能量和动量的值不再作为相空间上的函数值,而是作为本征值,或者更为精确地来说是希尔伯特空间中线性算子的谱值。 这一表述体系一直沿用至今。该体系的核心为“量子态”和“可观察量”这两个概念。对于原子尺度的系统来说,这两个概念与之前用来描述物理现实的模型大相径庭。虽然数学上允许对许多量的计算结果进行实验测量,但是实际上,在对于符合一定条件的两个物理量同时进行精确测量时,却存在一个理论性限制——不确定性原理。这一原理由维尔纳·海森堡通过思想实验首次阐明,且在该体系中以可观察量的不可交换性进行表述。 在量子力学作为一支独立理论形成之前,物理学中用到的数学理论主要是以微积分为源头、后来又添以微分几何与偏微分方程的数学分析。统计力学中还用到概率论。几何直观在这两个理论中扮演重要角色。相对论中的许多概念和方法也是基于几何理论。量子物理学中对于实验现象的一系列不同以往的理解在1895年到1915年间开始逐步形成。其中具有代表性的思想为波粒二象性。但在量子理论形成之前的10至15年中,物理学家仍然在经典物理学的框架内思考量子理论,所基于的数学结构也是完全相同的。其中具有代表性的例子是玻尔-索末菲量子化条件。这一原理完全建构于经典框架中的相空间。.
G-结构
在微分几何中,对一个给定的结构群 G,n 维流形 M 上一个 G-结构是 M 的切标架丛 FM(或 GL(M))的一个 G-子丛。 G-结构的概念包括了许多流形上其它结构,其中一些是用张量场定义的。例如,对正交群,一个 O(n)-结构定义了一个黎曼度量;而对特殊线性群,一个 SL(n,R)-结构就是一个体积形式;对平凡群,一个 -结构由流形的一个绝对平行化组成。 一些流形上的结构,比如複结构,辛结构,或 凯勒结构,都是 G-结构带上附加的可积性条件。 物理学中的术语是规范群。.
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标架丛
数学中,标架丛(Frame bundle)是一个与任何向量丛 E 相伴的主丛。F(E) 在一点 x 的纤维是 Ex 的所有有序基或曰标架。一般线性群通过基变更自然作用在 F(E) 上,给出标架丛一个主 GLk(R)-丛结构,这里 k 是 E 的秩。 一个光滑流形的标架丛是与其切丛相伴的丛。因此它有经常称为切标架丛(tangent frame bundle)。.
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殆复流形
数学中,一个殆複流形(almost complex manifold)是在每个切空间上带有一个光滑线性複结构的光滑流形。此结构的存在性是一个流形成为複流形的必要条件,但非充分条件。即每个複流形是一个殆複流形,反之则不然。殆複结构在辛几何中有重要应用。 此概念由埃雷斯曼与霍普夫于1940年代引入。.
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泊松代数
数学中,泊松代数(Poisson algebra)是具有一个满足莱布尼兹法则的李括号之结合代数;即括号也是导子。泊松代数自然出现于哈密顿力学,也是量子群研究的中心。携有一个泊松代数的流形也叫做泊松流形,辛流形与泊松-李群是其特列。此代数的名字以西莫恩·德尼·泊松命名。.
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泊松流形
在数学中,泊松流形(Poisson manifold)是一个微分流形 M 使得 M 上光滑函数代数 C∞(M) 上装备有一个双线性映射称为泊松括号,将其变成泊松代数。 每个辛流形是泊松流形,反之则不然。.
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泊松括號
在數學及经典力學中,泊松括號是哈密顿力學中重要的運算,在哈密頓表述的動力系統中時間演化的定義起着中心角色。在更一般的情形,泊松括号用来定义一个泊松代数,而泊松流形是一个特例。它们都是以西莫恩·德尼·泊松命名的。.
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有理同伦论
在数学中,有理同伦论是对拓扑空间的有理同伦型的研究;粗略地说,有理同伦型忽略同倫群的挠。有理同伦论由 与 首创。 对于单连通空间,有理同伦型等同于一种被称作极小苏利文代数的代数对象(的同构类);这种代数对象是满足特定条件的有理数域上的可交换微分分次代数。 有理同伦论的标准教材是。.
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斯豪滕-奈恩黑斯括号
在微分几何中,斯豪滕–奈恩黑斯括号(Schouten–Nijenhuis bracket,国际音标:),也称为斯豪滕括号,是定义在光滑流形上的多重向量场上的一种分次李括号,推广了向量场的李括号。有两种不同的版本,让人相当不解地是有相同的名字。最通常的版本是定义在交错多重向量场上,使得其成为一个格尔斯滕哈伯代数;但另一个版本定义在对称多重向量场上,这或多或少与余切丛上的泊松括号相同。它由扬·阿诺尔德斯·斯豪滕(Jan Arnoldus Schouten)在1940年与1953年发现,其性质为他的学生阿尔贝特·奈恩黑斯(Albert Nijenhuis)在1955年研究。它与奈恩黑斯–理查德森括号及弗勒利歇尔-奈恩黑斯括号有联系但不相同。.
拓撲量子場論
拓扑量子场论(又称拓扑场论,简称TQFT)是一类计算拓扑不变量的量子场论。其共同特征是某些相关函数不依赖于背景时空流形的度量。 虽然拓扑量子场论由物理学家发明,但是在数学上也具有重要意义,与纽结理论、代数拓扑中的、代数几何中的模空间等分支均有联系。西蒙·唐纳森、沃恩·琼斯、爱德华·威滕和马克西姆·孔采维奇都因对拓扑场论方面的研究而获得菲尔兹奖。 20世纪70年代,阿尔伯特·施瓦茨就研究过一种拓扑量子场论(阿贝尔的陈-塞蒙斯场论)。80年代末,在迈克尔·阿蒂亚启发下,研究了三个拓扑量子场论:一个由超对称杨-米尔斯场论扭变得到,用以将唐纳森不变量和弗勒尔瞬子同调解释为量子物理对象;第二个是非阿贝尔的陈-塞蒙斯场论,用以将琼斯多项式及其衍生物解释为量子物理对象;第三个由超对称Σ模型扭变得到,用以将格罗莫夫的赝全纯曲线和弗勒尔的拉格朗日同调解释为量子物理对象。1994年威滕应用弦论学家得到的强弱对偶结果将唐纳森不变量等价为更易计算的塞伯格-威滕不变量。进入21世纪,威滕等人又研究了具有更多超对称的杨-米尔斯场论的扭变,并将数学中的几何郎兰兹对偶解释为量子场论中的强弱对偶。威滕等人进一步发现,Σ模型、陈-塞蒙斯场论、以及超对称杨-米尔斯场论之间有千丝万缕的联系,它们都可以包含在弦论或者M-理论中,在这个大框架之下,琼斯多项式的范畴化——霍万诺夫同调被解释为量子物理对象。 在凝聚体物理学中,拓扑量子场论是拓扑有序态的低能有效理论,例如分数量子霍尔态、弦网凝聚态及其他强关联液态自旋量子。.
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拉開
在數學中,拉開(法文:éclatement,英文:blowing up)、單項變換或σ-過程是一種幾何的操作,代數幾何中的應用尤重。拉開是雙有理幾何的基本工具。對代數簇或複流形 M 上一點 Z 的拉開是將該點換為該點法叢的射影叢,或者具體地說是換為該點切空間的射影空間,從而得到拉開態射 \mathrm_Z: \tilde \rightarrow M,這是一個雙有理等價。對較高維子流形也能定義拉開。 當代代數幾何學將拉開視為對概形的內在操作,然而拉開也有外在的描述法,例如取一平面曲線,並對它所處的射影平面作某類變換;這是古典的進路,其想法至今仍反映於用語上。.
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