Invariancia más general del funcional de acción.

Formularé mi pregunta en el caso clásico, donde las cosas son más simples.

Por lo general, cuando se habla de una simetría continua de una teoría, uno se refiere a un grupo de difeomorfismos de un parámetro del espacio de configuración METRO que fijan la acción funcional S : PAGS R , dónde PAGS es el espacio de las evoluciones del tiempo, es decir. caminos diferenciables en METRO . La idea es que, dada alguna configuración inicial ( X 0 , v 0 ) T METRO , hay un camino en PAGS que pasa a través X 0 con velocidad v 0 y minimizando S entre todos esos caminos. Asumiré que este camino es único, que es casi siempre el caso. Por lo tanto, si un difeomorfismo fija S , conmuta con la determinación de este camino. Se dice que la física no cambia tomando el difeomorfismo.

Ahora aquí está la pregunta: ¿existen otros difeomorfismos que dejen la física inalterada? Todo lo que hay que hacer es asegurarse de que la estructura de los puntos críticos de S no se modifican por el difeomorfismo.

Seré más particular. Escribe PAGS X 0 , v 0 como el conjunto de caminos en METRO que pasa a través X 0 con velocidad v 0 . un difeomorfismo ϕ : METRO METRO es una simetría de la teoría S : PAGS R si para cada ( X 0 , v 0 ) T METRO , γ PAGS X 0 , v 0 es un punto crítico de S | PAGS X 0 , v 0 si y si ϕ γ es un punto crítico de S | PAGS ϕ ( X 0 ) , ϕ ( v 0 ) .

No es obvio para mí que esto implica S = S ϕ 1 , dónde ϕ 1 es el mapa inducido por postcomposición en PAGS . Si existen tales simetrías, ¿qué podemos decir sobre el teorema de Noether?

Una situación quizás análoga en el formalismo hamiltoniano es la correspondencia entre los flujos hamiltonianos y las transformaciones canónicas infinitesimales. Aquí, un campo vectorial X se puede demostrar que es una transformación canónica infinitesimal si su contracción con la forma 2 hamiltoniana es cerrada. Esta contracción se puede escribir como d F para alguna funcion F (y por lo tanto X como el flujo hamiltoniano de F ) en general si y si H 1 ( METRO ) = 0 . ¿Es esto análogo? ¿Cuál es la conexión? Se ha señalado que esta obstrucción no depende del hamiltoniano, por lo que probablemente no esté relacionada.

¡Gracias!

PD. Si alguien tiene más graffitichismo, etiquétalo.

Respuestas (2)

Dejar ϕ s : PAGS PAGS Sea el difeomorfismo inducido en el espacio de caminos. Usted está asumiendo que el conjunto cero Z mi r o ( d S ) coincide con el cero establecido Z mi r o ( ϕ s d S ) . Esto ni siquiera implica que d S = ϕ s d S , y mucho menos S = ϕ s S .

Un ejemplo sería una partícula libre en R . Dejar S = X ˙ ( t ) 2 d t y considere la transformación de escala X Exp ( s ) X . Entonces los puntos críticos son líneas rectas. X ( t ) = X 0 + v 0 t y la transformación los conserva claramente. Por otro lado, la acción se multiplica por Exp ( 2 s ) .

Para entender las diferencias entre Z mi r o ( d S ) = Z mi r o ( ϕ s d S ) y d S = ϕ s d S , considere la gráfica de d S en T PAGS . La primera condición solo fija los puntos de intersección con la sección cero, mientras que la segunda condición fija el gráfico en sí. Claramente, en el C mundo puedes ajustar el comportamiento de d S lejos de los puntos de intersección tanto como desee. En el mundo holomorfo bastaría con recordar las expansiones de Taylor en torno a los puntos críticos.

Finalmente, d S = ϕ s d S no implica que S = ϕ s S : solo sabes eso S = ϕ s S + C ( s ) , dónde C es una función localmente constante en PAGS que se desvanece en s = 0 .

En primer lugar, basta con que la variación de la acción sea una divergencia total (en el caso más general de la teoría de campos), es decir, en el caso de la mecánica, una derivada del tiempo. El ejemplo clásico sería impulsar la simetría: transiciones entre marcos de referencia. El único problema es que no se ajusta del todo a su marco, ya que depende explícitamente de la coordenada de tiempo

En segundo lugar, es suficiente que esto se mantenga en el caparazón, es decir, cuando se satisfacen las ecuaciones de movimiento. En el caso de la teoría de campos, el ejemplo clásico de esto es la supersimetría. Probablemente existe un análogo mecánico (unidimensional). Sin embargo, este ejemplo vive en el mundo un poco más general de las supervariedades. Por supuesto, es posible construir ejemplos artificiales de este tipo que se adapten con precisión a su entorno: puede ajustar la función de acción casi de la forma que desee lejos de los puntos críticos (solo tenga cuidado de evitar crear nuevos puntos críticos)

En tercer lugar, como muestran los ejemplos anteriores, la afirmación "por lo general, cuando se habla de una simetría continua de una teoría, uno se refiere a un grupo de difeomorfismos de un parámetro del espacio de configuración..." no es correcta. En su lugar, podemos considerar cualquier transformación temporal-local en el espacio histórico. Por cierto, toda esta discusión es igualmente relevante para las simetrías discretas. Además, a menudo se consideran grupos de parámetros múltiples, pero esto ya es semántica.

No creo que su analogía hamiltoniana sea correcta ya que mis ejemplos anteriores no involucran obstrucciones topológicas. Por cierto, un ejemplo de un flujo que es simpléctico pero no hamiltoniano es la evolución temporal de una partícula en un círculo bajo la influencia de una fuerza constante que la impulsa, por ejemplo, en el sentido de las agujas del reloj en todas partes, que es un sistema sin formulación lagrangiana.

Ah gracias. Has aclarado bastantes de mis pensamientos. Quería centrarme en las simetrías continuas porque, detrás de todo esto, estaba pensando en sus ramificaciones para el teorema de Noether. ¿Podría aclarar qué quiere decir con "transformación temporal-local en el espacio de la historia"? Estoy pensando en algún tipo de automorfismo del espacio de posibles líneas temporales en el caparazón, pero no estoy seguro de qué estructura querrías conservar para cada línea.
Tiempo local significa que el resultado de la transformación en cada punto del tiempo depende solo de una pequeña vecindad de tiempo. Esto incluye todas las transformaciones que se pueden expresar utilizando el tiempo mismo, las coordenadas del espacio de configuración y un número finito de derivadas de las coordenadas del espacio de configuración, que es una definición popular de localidad en los textos de física. Sin embargo, creo que la definición matemática correcta es la siguiente. Una transformación de "tiempo local" es un automorfismo suave del haz de historias (fuera del caparazón). Algunos tecnicismos están involucrados en la definición de la suavidad para la oscuridad infinita.
Bien, eso tiene algo de sentido. Ahora, volviendo a la formulación (simplista) que tenía arriba, suponiendo la existencia de una simetría que preserva la estructura crítica de la acción pero no necesariamente la acción, ¿qué podemos decir acerca de las cantidades conservadas que surgen de ella?
Si tu transformación ni siquiera conserva d S , no hay esperanza de obtener ninguna ley de conservación.