上同調群在物理學中有哪些應用?

時間 2021-05-30 23:23:04

1樓:

最早可以聯絡到電磁學:AB效應、磁單極、規範選取和規範場論的匯入。

和拓撲絕緣體(示性類)、拓撲場論(=有能隙系統在一定條件下的拓撲態分類)等有關。

具體地說,示性類是叢的拓撲不變數。因此它雖然可以用曲率等定義,但不依賴於度量、聯絡選取等幾何因素。而物質的量子態往往對應於復叢(的截面),此時示性類和示性數就可以作為不變數。

拓撲場論中SPT(對稱保護的拓撲態)基本由群的上同調分類。

2樓:史詩生物

上同調主要在超對稱場論、弦論中出現較多(近些年,群的上同調在凝聚態中也有重要應用)。

在場論和弦論中,上同調群一般以兩種方法出現:

a)物理問題直接涉及的流形本身的上同調群;

b)物理問題直接涉及 nilpotent 算符,這個算符可以定義自己的復形以及上同調群。

在許多情境下,b)中的算符會實現為某些較為抽象的流形上的微分算符,相應的上同調群便實現為這個流形的上同調群。

1a)研究拓撲非平凡的流形上的場論問題時,非平凡的同調閉鏈(或者,其龐加萊對偶)可以作為拓撲與規範場強耦合。這些拓撲荷產生的規範場位形是拓撲非平凡的,上同調群刻畫的就是這些潛在的非平凡規範場位形。

2a)與1)密切相關的是,上同調群也參與確定流形上一些向量叢的拓撲分類以及存在性,包括流形上的複線從,旋量叢等,在物理中,這些叢的截面就是帶某種荷的標量場、旋量場,可以與叢的規範場進行耦合。

1a)2a)熟悉的例子包括 Dirac 磁單極,AB 效應。

1b)規範線性 Sigma 模型(GLSM)在低能時約化到非線性 Sigma 模型(並以 為目標流形)。在特殊情況下,是 Calabi-Yau 流形。通過新增 superpotential (或者 twisted superpotential) 到 GLSM 的作用量,可以(無窮小)改變最終目標流形的復結構(或者 Khler 結構),因此 superpotential(twisted superpotential)對應 的上同調群 ()(這些上同調群的元素指示無窮小形變的方法)。

與 1b) 相關的話題是 Mirror Symmetry。

2b)使得歐幾里得作用量最小的位形通常是一系列微分方程的解,全體解空間稱為模空間。模空間的維度可以通過構造相應的二項復形來求解。這個二項復形有兩個(非平凡)上同調群,其中乙個上同調群 對應模空間的預期維度,另乙個是模空間成為光滑流形的障礙。

的每乙個元素對應模空間的切向量,即保持原微分方程的對解的無窮小改變。

2b)的常見例子包括瞬子,Seiberg-Witten 解,渦旋。

3b)超對稱物理體系有若干超對稱算符,它們的某些線性組合可以用來構成超對稱量子力學,比如,。這 可以看成是某(目標)流形上的外微分,而哈密頓量相當於拉普拉斯運算元。因此,超對稱態 (即)對應流形的閉合形式,超對稱基態(作用為0)對應調和形式,全體超對稱基態構成的線性空間與上的上同調群同構。

3b) 的相關例子包括 Topological twisted 的超對稱場論(2d ,4d )。

3樓:Trivial

h叫aulixury field,沒有動能部分,是引入的乙個輔助場。

雖然固定了規範,但是仍然存在整體對稱性,這個也不難理解,廣義相對論和電動力學甚至弦論都有這種性質。整體對稱性可以依據諾特定理給出守恆荷。

規範場中的整體對稱性叫做BRST對稱性,具體變換的表示式是這個。

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