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前些天看一本书,里面提到一牛人的经历,名叫Grassmann ,学过一定数学或者理论物理的人应该知道的。我在北大本科写毕业论文时,教授让我看了几篇文章用到 grassmann,我当时看了个稀里糊涂,平方等于零,积分、导数都很奇特,也没有心情去找本书来弄清楚,更没有去追究此人的生平。
也就是说 $a^2=0$ ,这意味着
$(a+b)^2 = a^2 + ab+ba +b^2= ab+ba=0$
因此, $ab =-ba$ . 两个 Grassmann 数乘法,如果颠倒顺序,符号相反。
假设 a,b 各有两个分量, $a = a_1 e_1 + a_2 e_2$ , $b = b_1 e_1 + b_2 e_2$
则 $ab = (a_1 b_2 - a_2 b_1) e_1e_2$
感觉有点狂吧?
1954年,杨振宁着手构造其规范场理论,为了找到规范场的动力学方程,杨耗费了大量时间,试了各种各样的组合,终于凑出了正确的拉格朗日。但如果用到 Grassmann 的乘法,问题就可以在三分钟内解决。如下。
先记住乘法换为符号改变: $dx \hspace{1mm}dy = - dy\hspace{1mm} dx$
规范场是
$A = A_{\mu} dx^\mu$
微分一次,
$dA = \partial_\nu A_{\mu} dx^\nu dx^\mu = \frac{1}{2} (\partial_\nu A_\mu dx^\nu dx^\mu - \partial_\nu A_\mu dx^\mu dx^\nu) \\
= \frac{1}{2} (\partial_\nu A_\mu - \partial_\mu A_\nu)\hspace{1mm} dx^\nu dx^\mu$
上面第三步仅仅是重新标记上下标。结果是熟悉的,这类似 Maxwell 电磁场。记住格拉斯曼,麦克斯韦尔方程也不用记了,随时推出来。
但是,我们还有这样的项
$A^2 = (A_{\mu} dx^\mu )^2 = A_\mu A_\nu dx^\mu dx^\nu \\
= \frac{1}{2} (A_\mu A_\nu dx^\mu dx^\nu - A_\mu A_\nu dx^\nu dx^\mu) \\
=\frac{1}{2} (A_\mu A_\nu - A_\nu A_\mu) \hspace {1mm}dx^\mu dx^\nu$
如果是电磁场,A只是数字,上面这一项为0 ,所以电磁场没有这一项。但是在杨米尔斯场中,A是矩阵,上面 A^2 不为零,用数学术语说是非阿贝尔 (non-Abelian)。这就是杨振宁据说花了几个月时间才找到的那一项。
另外补充一点,物理界曾有人认为在杨振宁之前 Oscar Klein 在1938年在一次会议中讲解了非阿贝尔规范场但没有发表论文,这说法已经被推翻了。杨振宁是第一人。
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GMT+8, 2024-12-24 00:23
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