规范场论

T
TheMatrix
楼主 (未名空间)


所谓规范场,gauge field,就是一个向量场,vector field,再加一个规范。

向量场一般表示为 f: R^3 —> R^3,或者 f: M —> R^n,也就是一个空间到一个向量空间的函数。但这实际上是一个简略表示,因为我们想象一个向量,它都是有根节点的,这个根点的向量和那个根点的向量,即使大小相同方向相同,也不能认为是同一个向量。

所以就引入纤维丛,每个根点上有自己的向量空间,这样可以帮助看清楚不同根点的向量不能直接比较。也可以不引入,自己清楚就好。但是有了这个认识,很自然就可以问,这个根点的这个向量,和那个根点的哪个向量,相当呢?谁和谁相当的一套规则,叫规范,gauge,数学上叫联络,connection。这个要给定,叫gauge fixing。

怎么给定呢?规范场论给了你一个框架,但是里面具体的东西,比如gauge,还没有定
。定这个东西,应该属于本构方程的范畴。应该说是靠“合理猜测”。

T
TheMatrix

给定一个规范,也就是给定一个联络,同时也是给定一种求导的方法,方向导数。因此也叫协变导数,covariant derivative。其实这也是唯一逻辑意义清楚的导数。

流体力学中也有协变导数,叫物质导数,material derivative。这个物理意义更清楚
,因为它是推出来的。不像规范场论中是“给定”的。

流体力学中怎么推出来的?是想象流体的分子,或者小单元吧,大量的小单元,可以从两种视角看它们。一种是看成多体问题,追踪每一个小单元,以统计的方法记录量。另一种是场论,着眼点是空间的点,以及该点处小单元的流速。从第一种视角变到第二种视角,注意到一堆小单元个数不变,或者质量不变,但是形状变了,可以导出场论视角下流速场所应满足的规范,也就是这个物质导数。

这个方法特别好,因为它是导出的,不是任意的,感觉很放心,好像的确“理解”了。如果把它用在粒子物理的规范场论上,这表示什么?粒子场?还是什么场?总之似乎具体的很多。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 所谓规范场,guage field,就是一个向量场,vector field,再加一个规范。
: 向量场一般表示为 f: R^3 —> R^3,或者 f: M —> R^n,也就是一个空间到一个向量
: 空间的函数。但这实际上是一个简略表示,因为我们想象一个向量,它都是有根节点的
: ,这个根点的向量和那个根点的向量,即使大小相同方向相同,也不能认为是同一个向
: 量。
: 所以就引入纤维丛,每个根点上有自己的向量空间,这样可以帮助看清楚不同根点的向
: 量不能直接比较。也可以不引入,自己清楚就好。但是有了这个认识,很自然就可以问
: ,这个根点的这个向量,和那个根点的哪个向量,相当呢?谁和谁相当的一套规则,叫
: 规范,guage,数学上叫联络,connection。这个要给定,叫guage fixing。
: 怎么给定呢?规范场论给了你一个框架,但是里面具体的东西,比如guage,还没有定
: ...................

a
allienpig

我记得叫随体导数。
观察系随物质基团流动的叫欧拉描述

【 在 TheMatrix(TheMatrix) 的大作中提到: 】
<br>: 给定一个规范,也就是给定一个联络,同时也是给定一种求导的方法,方向导数
。因此
<br>: 也叫协变导数,covariant derivative。其实这也是唯一逻辑意义清楚的导数。
<br>: 流体力学中也有协变导数,叫物质导数,material derivative。这个物
理意义
更清楚
<br>: ,因为它是推出来的。不像规范场论中是“给定”的。
<br>: 流体力学中怎么推出来的?是想象流体的分子,或者小单元吧,大量的小单元,
可以从
<br>: 两种视角看它们。一种是看成多体问题,追踪每一个小单元,以统计的方法记录
量。另
<br>: 一种是场论,着眼点是空间的点,以及该点处小单元的流速。从第一种视角变到
第二种
<br>: 视角,注意到一堆小单元个数不变,或者质量不变,但是形状变了,可以导出场
论视角
<br>: 下流速场所应满足的规范,也就是这个物质导数。
<br>: 这个方法特别好,因为它是导出的,不是任意的,感觉很放心,好像的确“理解
”了。
: ...................
<br>

T
TheMatrix

我靠。gauge还写错了,写成了guage,我就说怎么不给自动弹出呢。这个词也缺德,不按发音来。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 所谓规范场,guage field,就是一个向量场,vector field,再加一个规范。
: 向量场一般表示为 f: R^3 —> R^3,或者 f: M —> R^n,也就是一个空间到一个向量
: 空间的函数。但这实际上是一个简略表示,因为我们想象一个向量,它都是有根节点的
: ,这个根点的向量和那个根点的向量,即使大小相同方向相同,也不能认为是同一个向
: 量。
: 所以就引入纤维丛,每个根点上有自己的向量空间,这样可以帮助看清楚不同根点的向
: 量不能直接比较。也可以不引入,自己清楚就好。但是有了这个认识,很自然就可以问
: ,这个根点的这个向量,和那个根点的哪个向量,相当呢?谁和谁相当的一套规则,叫
: 规范,guage,数学上叫联络,connection。这个要给定,叫guage fixing。
: 怎么给定呢?规范场论给了你一个框架,但是里面具体的东西,比如guage,还没有定
: ...................

T
TheMatrix

应该是同一个。
https://en.m.wikipedia.org/wiki/Material_derivative

【 在 allienpig (猪 in black) 的大作中提到: 】
: 我记得叫随体导数。
: 观察系随物质基团流动的叫欧拉描述
:
: 给定一个规范,也就是给定一个联络,同时也是给定一种求导的方法,方
: 向导数
: 。因此
:
: 也叫协变导数,covariant derivative。其实这也是唯一逻辑意义清楚的
: 导数。
:
: 流体力学中也有协变导数,叫物质导数,material derivative。这个物
: 理意义
: 更清楚
: ...................

f
furoci

同一个屁

流体力学只是对时间的全导而已

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 应该是同一个。
: https://en.m.wikipedia.org/wiki/Material_derivative

T
TheMatrix

只考虑不显含时间的情况。

【 在 furoci (伊千枝) 的大作中提到: 】
: 同一个屁
: 流体力学只是对时间的全导而已

f
furoci

你不会连lie导数和坐标系的关系是什么都不会吧知道吧?

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 只考虑不显含时间的情况。

T
TheMatrix

不知道你为什么说这个。

【 在 furoci (伊千枝) 的大作中提到: 】
: 你不会连lie导数和坐标系的关系是什么都不会吧知道吧?

T
TheMatrix

本构方程那我有没有说错?以前真没听过这个词。

【 在 furoci (伊千枝) 的大作中提到: 】
: 你不会连lie导数和坐标系的关系是什么都不会吧知道吧?

T
TheMatrix

所谓局部对称性就是这个gauge,又叫规范对称性,也就是向量场上的联络。它实际上
不应该算一个对称性。比如Noether定理里面的对称性,是Lagrangian的对称性,真的
不变才行,又叫全局对称性。而局部对称性和什么东西不变没关系。它反映的是某种底层物质的联络,真的是联络,它的名字也叫联络。

但是物理里面有一种用法叫对称性破缺,说的是一个理论框架,比如规范场论这个框架,里面有一些未定的东西,比如规范。框架本身不care你给它什么规范,在这个意义上它叫对称性,也就是它具有任意取规范的对称性。但是你必须给一个规范,然后才能用这个框架。而一旦你定下来这个规范,你任意取规范的这个对称性就没有了,这叫对称性破缺。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 所谓规范场,gauge field,就是一个向量场,vector field,再加一个规范。
: 向量场一般表示为 f: R^3 —> R^3,或者 f: M —> R^n,也就是一个空间到一个向量
: 空间的函数。但这实际上是一个简略表示,因为我们想象一个向量,它都是有根节点的
: ,这个根点的向量和那个根点的向量,即使大小相同方向相同,也不能认为是同一个向
: 量。
: 所以就引入纤维丛,每个根点上有自己的向量空间,这样可以帮助看清楚不同根点的向
: 量不能直接比较。也可以不引入,自己清楚就好。但是有了这个认识,很自然就可以问
: ,这个根点的这个向量,和那个根点的哪个向量,相当呢?谁和谁相当的一套规则,叫
: 规范,gauge,数学上叫联络,connection。这个要给定,叫gauge fixing。
: 怎么给定呢?规范场论给了你一个框架,但是里面具体的东西,比如gauge,还没有定
: ...................

b
biokold

照你这么说流体力学不是纤维丛,因为没有纤维。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 给定一个规范,也就是给定一个联络,同时也是给定一种求导的方法,方向导数。因此
: 也叫协变导数,covariant derivative。其实这也是唯一逻辑意义清楚的导数。
: 流体力学中也有协变导数,叫物质导数,material derivative。这个物理意义更清楚
: ,因为它是推出来的。不像规范场论中是“给定”的。
: 流体力学中怎么推出来的?是想象流体的分子,或者小单元吧,大量的小单元,可以从
: 两种视角看它们。一种是看成多体问题,追踪每一个小单元,以统计的方法记录量。另
: 一种是场论,着眼点是空间的点,以及该点处小单元的流速。从第一种视角变到第二种
: 视角,注意到一堆小单元个数不变,或者质量不变,但是形状变了,可以导出场论视角
: 下流速场所应满足的规范,也就是这个物质导数。
: 这个方法特别好,因为它是导出的,不是任意的,感觉很放心,好像的确“理解”了。
: ...................

V
VladPutin

故意把很简单的东西说复杂的方法。还有重整化群,笑死人的名字。
T
TheMatrix

到此为止说的都是经典场论,classical field。接下来就是量子化。这就完全wild了。

第一个横空出世的量子化方程,是薛定谔方程。描述的是单粒子,或者单系统,一个由多体组成的单系统。但是描述系统所用的状态函数,是一个场函数,也就是波函数。波函数形式上是一个场函数,以空间为自变量嘛。这是一大怪。

而描述物理量的,也就是在这个状态下,某个物理量等于多少,是一个算符,作用于状态函数上。算符产生量子化,因为发现物理量应该等于算符的本征值,而本征值是离散的。

这是实验验证了的。对了,而且非常准确。那就一定要按照这个路子继续发展下去。因为一个正确的结果一定包含正确的理论成分,可能还没有完全被理解,那就继续理解,但是不能抛弃它。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 所谓局部对称性就是这个gauge,又叫规范对称性,也就是向量场上的联络。它实际上
: 不应该算一个对称性。比如Noether定理里面的对称性,是Lagrangian的对称性,真的
: 不变才行,又叫全局对称性。而局部对称性和什么东西不变没关系。它反映的是某种底
: 层物质的联络,真的是联络,它的名字也叫联络。
: 但是物理里面有一种用法叫对称性破缺,说的是一个理论框架,比如规范场论这个框架
: ,里面有一些未定的东西,比如规范。框架本身不care你给它什么规范,在这个意义上
: 它叫对称性,也就是它具有任意取规范的对称性。但是你必须给一个规范,然后才能用
: 这个框架。而一旦你定下来这个规范,你任意取规范的这个对称性就没有了,这叫对称
: 性破缺。

T
TheMatrix

当然有纤维。流速场,其中的流速向量空间,就是纤维。

【 在 biokold (kold) 的大作中提到: 】
: 照你这么说流体力学不是纤维丛,因为没有纤维。

k
knockwood89

粒子物理的场论不是终极理论,只是一个高能量下的近似理论,而且这个近似理论跟终极理论关系不大。就像流体理论跟量子理论关系不大一样。这也是物理学家提出玄论的原因。不过玄论验证要求能量太高了,没法实现。
T
TheMatrix

薛定谔方程里正确的理论成分是什么呢?首先量子性是实验现象,肯定是正确的。薛定谔方程能搞出量子化在于算符。算符的本征值是量子化的。那么算符作用于一个空间,然后取本征值,这么一个框架,应该是对的。

算符是厄米的,本征值取实数,这是合理的。可观察量嘛。

接下来,一方面是朝着状态函数的形式上进行创新,另一方面是算符的形式上进行创新。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 到此为止说的都是经典场论,classical field。接下来就是量子化。这就完全wild
了。
: 第一个横空出世的量子化方程,是薛定谔方程。描述的是单粒子,或者单系统,一个由
: 多体组成的单系统。但是描述系统所用的状态函数,是一个场函数,也就是波函数。波
: 函数形式上是一个场函数,以空间为自变量嘛。这是一大怪。
: 而描述物理量的,也就是在这个状态下,某个物理量等于多少,是一个算符,作用于状
: 态函数上。算符产生量子化,因为发现物理量应该等于算符的本征值,而本征值是离散
: 的。
: 这是实验验证了的。对了,而且非常准确。那就一定要按照这个路子继续发展下去。因
: 为一个正确的结果一定包含正确的理论成分,可能还没有完全被理解,那就继续理解,
: 但是不能抛弃它。

T
TheMatrix

走到这一步已经完全不顾物理意义了,因为薛定谔方程本身就不是很顾物理意义。既然如此,接下来就比创新了。以解释实验现象为约束,进行物理理论,或者数学形式,上的创新。还得“有点”合理性,这个算美学。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 薛定谔方程里正确的理论成分是什么呢?首先量子性是实验现象,肯定是正确的。薛定
: 谔方程能搞出量子化在于算符。算符的本征值是量子化的。那么算符作用于一个空间,
: 然后取本征值,这么一个框架,应该是对的。
: 算符是厄米的,本征值取实数,这是合理的。可观察量嘛。
: 接下来,一方面是朝着状态函数的形式上进行创新,另一方面是算符的形式上进行创新。

C
Caravel

我前几天说了,这种态空间加上算符的玩法,量子力学是第一个,OOP可能是借鉴了思
想。普通薛定谔可以看成是标量场

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 薛定谔方程里正确的理论成分是什么呢?首先量子性是实验现象,肯定是正确的。薛定
: 谔方程能搞出量子化在于算符。算符的本征值是量子化的。那么算符作用于一个空间,
: 然后取本征值,这么一个框架,应该是对的。
: 算符是厄米的,本征值取实数,这是合理的。可观察量嘛。
: 接下来,一方面是朝着状态函数的形式上进行创新,另一方面是算符的形式上进行创新。
: 了。

k
knockwood89

薛定谔方程就是时间平移的李群。物理意义是可观测的物理实验都是可以重复的。接下来的时空对称,粒子根据时空李群表象来划分,都是非常物理的。场论本身物理性不强,因为本身就是近似理论
f
furoci

旋量场
因为出现了i

【 在 Caravel (克拉维尔) 的大作中提到: 】
: 普通薛定谔可以看成是标量场
: 新。

a
affineV

再往上走是K.前段时间好像有个讲麻姓老兄做微分K的帖子,
物理学家有没有发现有用?

你玛,物理学家老是跟在数学家后面捡荒. 还不如直接做langlands去,

T
TheMatrix

我当时是觉得OOP,从物体中来,有属性,有动作,这不是很自然吗?你要说和态空间
加算符有关,算符算属性还是算动作啊?

【 在 Caravel (克拉维尔) 的大作中提到: 】
: 我前几天说了,这种态空间加上算符的玩法,量子力学是第一个,OOP可能是借鉴了思
: 想。普通薛定谔可以看成是标量场

T
TheMatrix

我一听旋量就头大。

【 在 furoci (伊千枝) 的大作中提到: 】
: 旋量场
: 因为出现了i

T
TheMatrix

需要自旋。而且只取两个值。那怎么办呢?

在这个框架下,也就是要一个态函数和算符,算符作用在这个态函数上,有两个本征值。

还要和已有的正交,也就是原来的态函数还在,和自旋的态函数相互独立。物理上就说自旋是内稟的。

既然都wild的了,要搞出这个来也容易。

状态函数空间tensor product与C^2,也就是本来取值为C,现在取值C^2就行了。为什
么呢?因为C^2空间上,很基本的,就有三个算符,本征值都是两个,也就是三个泡利
matrix。

算符有了,态函数也有了。这里的理念是,算符反映可观察量,只要能弄出实数本征值的,那就说一个可观察量。所以自旋就有了。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 走到这一步已经完全不顾物理意义了,因为薛定谔方程本身就不是很顾物理意义。既然
: 如此,接下来就比创新了。以解释实验现象为约束,进行物理理论,或者数学形式,上
: 的创新。还得“有点”合理性,这个算美学。

S
SnowDen

说半天还是浅显了点。现在玩场论都得是四维quanterion才能发论文。

S
SnowDen

bundle为嘛翻译成纤维?

【 在 TheMatrix(TheMatrix) 的大作中提到: 】

: 当然有纤维。流速场,其中的流速向量空间,就是纤维。

S
SnowDen

算符加set就成了量子领域的群?

【 在 TheMatrix(TheMatrix) 的大作中提到: 】

: 薛定谔方程里正确的理论成分是什么呢?首先量子性是实验现象,肯定是正确的。薛定

: 谔方程能搞出量子化在于算符。算符的本征值是量子化的。那么算符作用于一个空间,

: 然后取本征值,这么一个框架,应该是对的。

: 算符是厄米的,本征值取实数,这是合理的。可观察量嘛。

: 接下来,一方面是朝着状态函数的形式上进行创新,另一方面是算符的形式上进行创新。

: 了。

T
TheMatrix

你就是爱看大词,深入浅出的你还不认识。呵呵。

其实大词你也不认识。你就是觉得脑袋被fuck了才有快感。

【 在 SnowDen (叔就是陈光诚) 的大作中提到: 】
: 说半天还是浅显了点。现在玩场论都得是四维quanterion才能发论文。

T
TheMatrix

fiber bundle。

请找出哪个是纤维,哪个是丛。

【 在 SnowDen (叔就是陈光诚) 的大作中提到: 】
: bundle为嘛翻译成纤维?
: : 当然有纤维。流速场,其中的流速向量空间,就是纤维。
:

C
Caravel

不加自旋的原始薛定谔可以由KG退化而来把

【 在 furoci (伊千枝) 的大作中提到: 】
: 旋量场
: 因为出现了i

f
furoci

不能

KG是real,
S是complex(hermitian)

以前广大屁民一直以为scalar field是不存在的,直到发现higgs

【 在 Caravel (克拉维尔) 的大作中提到: 】
: 不加自旋的原始薛定谔可以由KG退化而来把

T
TheMatrix

这么说吧,规范场论,给人讲糊涂了,很容易,给人讲明白了,很难。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 你就是爱看大词,深入浅出的你还不认识。呵呵。
: 其实大词你也不认识。你就是觉得脑袋被fuck了才有快感。

f
furoci

参阅:

classical field theoryhttp://library.lol/main/5D092B2DA3A967ED421F7DE1A70AF8AF

昨晚翻了翻,这书写得不错,虽然是个巴西人

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 我一听旋量就头大。

T
TheMatrix

我翻了Noether定理那几页。

【 在 furoci (伊千枝) 的大作中提到: 】
: 参阅:
: classical field theory
: http://library.lol/main/5D092B2DA3A967ED421F7DE1A70AF8AF
: 昨晚翻了翻,这书写得不错,虽然是个巴西人

w
wallow


【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 到此为止说的都是经典场论,classical field。接下来就是量子化。这就完全wild
了。
: 第一个横空出世的量子化方程,是薛定谔方程。描述的是单粒子,或者单系统,一个由
: 多体组成的单系统。但是描述系统所用的状态函数,是一个场函数,也就是波函数。波
: 函数形式上是一个场函数,以空间为自变量嘛。这是一大怪。
: 而描述物理量的,也就是在这个状态下,某个物理量等于多少,是一个算符,作用于状
: 态函数上。算符产生量子化,因为发现物理量应该等于算符的本征值,而本征值是离散
: 的。
: 这是实验验证了的。对了,而且非常准确。那就一定要按照这个路子继续发展下去。因
: 为一个正确的结果一定包含正确的理论成分,可能还没有完全被理解,那就继续理解,
: 但是不能抛弃它。

“这是实验验证了的。对了,而且非常准确。那就一定要按照这个路子继续发展下去。因
为一个正确的结果一定包含正确的理论成分,可能还没有完全被理解,那就继续理解,但是不能抛弃它。”

这句话问题非常大。地心说的本轮,均轮之类用来预测日食月食也是很准确的。你们都针对薛定谔方程,但是要知道薛定谔方程对比于狄拉克方程来说,和实验的吻合度是不够的。但是薛定谔方程又不能从狄拉克方程导出。这是两个不兼容的理论。

我讲这句话后面相当于读了一年paper。我讲这句话就省了你一年时间。

C
Caravel

弃婴说说为什么一定要用规范场的形式,用别的就描述不了4种力?还是规范场并不是
必须的。

【 在 furoci (伊千枝) 的大作中提到: 】
: 不能
: KG是real,
: S是complex(hermitian)
: 以前广大屁民一直以为scalar field是不存在的,直到发现higgs

T
TheMatrix

用场论是对的。我觉得。

而规范场就是有联络的向量场,或者说有曲率的向量场。那也只能是对的。

一步一步往上添结构,而且都是和底层不矛盾的结构。

向量场上的联络,或者曲率,反应的是邻近点之间的相互影响。邻近点之间怎么相互影响?目前只是从向量场的数学形式上考察,并没有显式的提出更微观的观点,也就是介质的观点。但是向量场的联络,确实指向着更微观的相互作用。

场和粒子,我认为是不同尺度的视角。稠密的时候就用场的视角,空旷的时候就用粒子的视角。空旷和稠密在尺度上应该是交替出现的。

万有引力是第一个物理理论,是在空旷的尺度上提出的。再往下走就进入到稠密的尺度了,要用稠密尺度的理论。但是应该可以往回兼容。

再往下走可能又回到空旷的尺度。应该就是交替往下走的。

【 在 Caravel (克拉维尔) 的大作中提到: 】
: 弃婴说说为什么一定要用规范场的形式,用别的就描述不了4种力?还是规范场并不是
: 必须的。

T
TheMatrix

你这个从general上来讲我当然也不会不同意。

【 在 wallow (天顶曐门) 的大作中提到: 】
: 了。
: “这是实验验证了的。对了,而且非常准确。那就一定要按照这个路子继续发展下去。因
: 为一个正确的结果一定包含正确的理论成分,可能还没有完全被理解,那就继续理解,
: 但是不能抛弃它。”
: 这句话问题非常大。地心说的本轮,均轮之类用来预测日食月食也是很准确的。你们都
: 针对薛定谔方程,但是要知道薛定谔方程对比于狄拉克方程来说,和实验的吻合度是不
: 够的。但是薛定谔方程又不能从狄拉克方程导出。这是两个不兼容的理论。
: 我讲这句话后面相当于读了一年paper。我讲这句话就省了你一年时间。

C
Caravel

引力广相现在可以看成是时空度规的场,也是场论,但是目前还没有办法量子化。

爱因斯坦已经发现引力与众不同,因为你可以想象一个空间没有电磁场,但是如果没有度规,没有曲率,这个空间都没有办法存在了。所以引力是没有办法屏蔽的。

【 在 TheMatrix (TheMatrix) 的大作中提到: 】
: 用场论是对的。我觉得。
: 而规范场就是有联络的向量场,或者说有曲率的向量场。那也只能是对的。
: 一步一步往上添结构,而且都是和底层不矛盾的结构。
: 向量场上的联络,或者曲率,反应的是邻近点之间的相互影响。邻近点之间怎么相互影
: 响?目前只是从向量场的数学形式上考察,并没有显式的提出更微观的观点,也就是介
: 质的观点。但是向量场的联络,确实指向着更微观的相互作用。
: 场和粒子,我认为是不同尺度的视角。稠密的时候就用场的视角,空旷的时候就用粒子
: 的视角。空旷和稠密在尺度上应该是交替出现的。
: 万有引力是第一个物理理论,是在空旷的尺度上提出的。再往下走就进入到稠密的尺度
: 了,要用稠密尺度的理论。但是应该可以往回兼容。
: ...................