辛同胚
編輯在數學中,辛同構或辛映射是辛流形范疇中的同構。 在經典力學中,辛同胚表示相空間的體積保持不變的變換,并保持相空間的辛結構,稱為正則變換。
正式定義
編輯兩個辛流形 f : ( M , ω ) → ( N , ω ′ ) {\displaystyle f:(M,\omega )\rightarrow (N,\omega ')} 之間的微分同胚稱為辛同胚 如果
f ? ω ′ = ω , {\displaystyle f{*}\omega '=\omega ,}
其中 f ? {\displaystyle f{*}} 是 f {\displaystyle f} 的回調。 從 M {\displaystyle M} 到 M {\displaystyle M} 的辛微分同胚是一個(偽)群,稱為辛同胚群(見下文)。
辛同胚的無窮小版本給出了辛向量場。 向量場 X ∈ Γ ∞ ( T M ) {\displaystyle X\in \Gamma {\infty }(TM)} 被稱為辛如果
L X ω = 0。{\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}\omega =0.}
此外,X {\displaystyle X} 是辛當且僅當 X {\displaystyle X} 的流 ? t : M → M {\displaystyle \phi _{t}:M\rightarrow M} 是辛同構 每個 t {\displaystyle t} 。這些矢量場構建了 Γ ∞ ( T M ) {\displaystyle \Gamma {\infty }(TM)} 的李子代數。這里, Γ ∞ ( T M ) {\displaystyle \Gamma {\infty }(TM)} 是 M {\displaystyle M} 上的一組平滑矢量場,而 L X {\displaystyle {\mathcal {L}}_{X}} 是謊言 沿向量場 X 的導數。 {\displaystyle X.}
辛同胚的示例包括經典力學和理論物理學的正則變換、與任何哈密頓函數相關的流、由流形的任何微分同胚導出的余切束上的映射,以及李群的元素在共伴軌道上的伴伴作用。
流量
編輯根據定義,辛流形上的任何光滑函數都會產生哈密頓矢量場,并且所有此類矢量場的集合形成辛矢量場的李代數的子代數。 辛向量場流的積分是辛同胚。 由于辛同胚保留了辛 2 形式,因此保留了辛體積形式,因此遵循哈密頓力學中的劉維爾定理。 由哈密頓矢量場產生的辛同胚被稱為哈密頓辛同胚。
由于 {H, H} = XH(H) = 0,哈密頓矢量場的流動也保持 H。在物理學中,這被解釋為能量守恒定律。
如果連通的辛流形的xxx個 Betti 數為零,則辛向量場和哈密頓向量場重合,因此哈密頓同位素和辛同胚的辛同位素概念重合。
可以證明,測地線的方程可以表述為哈密頓流,請參閱測地線作為哈密頓流。
(哈密爾頓)辛同胚群
編輯從流形回到自身的辛同胚形成無限維偽群。 相應的李代數由辛向量場組成。哈密頓辛同胚構成一個子群,其李代數由哈密頓向量場給出。 后者同構于關于泊松括號的流形上光滑函數的李代數,以常數為模。
( M , ω ) {\displaystyle (M,\omega )} 的哈密頓辛同胚群通常表示為 Ham ? ( M , ω ) {\displaystyle \operatorname {Ham} (M,\omega ) } 。
根據 Banyaga 定理,哈密頓微分同胚群是簡單的。 它們具有 Hofer 范數給出的自然幾何形狀。 某些簡單的辛四流形的辛同構群的同倫類型,例如球體的乘積,可以使用格羅莫夫的偽全純曲線理論計算。
與黎曼幾何的比較
編輯與黎曼流形不同,辛流形不是很嚴格:達布定理表明所有相同維度的辛流形都是局部同構的。 相反,黎曼幾何中的等距必須保留黎曼曲率張量,因此它是黎曼流形的局部不變量。 此外,辛流形上的每個函數 H 都定義了哈密頓向量場 XH,它對哈密頓微分同胚的單參數群求冪。 由此可見,辛同胚群總是非常大,尤其是無限維的。 另一方面,黎曼流形的等距群始終是(有限維)李群。 此外,具有大對稱群的黎曼流形非常特殊,一般的黎曼流形沒有非平凡的對稱性。
量化
編輯辛同胚群的有限維子群(一般在 ?-變形之后)在希爾伯特空間上的表示稱為量化。
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