하이젠베르크 군: 두 판 사이의 차이
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[[리 군론]]에서, '''하이젠베르크 군'''(Heisenberg群, {{llang|en|Heisenberg group}})은 [[멱영 리 군]]의 하나이다. [[양자역학]]에서 쓰인다. |
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이다. 이 군을 ''V''에 대한 '''하이젠베르크 군''' <math>\operatorname{Heis}(V;K)</math>라고 한다 |
이다. 이 군을 ''V''에 대한 '''하이젠베르크 군''' <math>\operatorname{Heis}(V,\omega;K)</math>라고 한다. |
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보통 <math>V</math>가 명시되어 있지 않은 경우, <math>n=1</math>인 경우에 해당한다. 즉, <math>\operatorname{Heis}(1;\mathbb R)\subset\operatorname{GL}(3;\mathbb R)</math>를 의미한다. |
보통 <math>V</math>가 명시되어 있지 않은 경우, <math>n=1</math>인 경우에 해당한다. 즉, <math>\operatorname{Heis}(1;\mathbb R)\subset\operatorname{GL}(3;\mathbb R)</math>를 의미한다. |
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표수가 2가 아닌 체 <math>K</math> 위의 [[심플렉틱 벡터 공간]] <math>(V,\omega)</math>이 주어졌다고 하자. 그렇다면, [[벡터 공간]] <math>V\oplus K</math> 위에 다음과 같은 [[리 대수]] 구조를 줄 수 있다. |
표수가 2가 아닌 체 <math>K</math> 위의 [[심플렉틱 벡터 공간]] <math>(V,\omega)</math>이 주어졌다고 하자. 그렇다면, [[벡터 공간]] <math>V\oplus K</math> 위에 다음과 같은 [[리 대수]] 구조를 줄 수 있다. |
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:<math>[(\mathbf u,s),(\mathbf v,t)] = (\mathbf 0,\omega(\mathbf u,\mathbf v))\qquad\forall \mathbf u,\mathbf v\in V,\;s,t\in K</math> |
:<math>[(\mathbf u,s),(\mathbf v,t)] = (\mathbf 0,\omega(\mathbf u,\mathbf v))\qquad\forall \mathbf u,\mathbf v\in V,\;s,t\in K</math> |
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이를 '''하이젠베르크 리 대수'''({{llang|en|Heisenberg Lie algebra}}) <math>\mathfrak{heis}(V;K)</math>라고 한다 |
이를 '''하이젠베르크 리 대수'''({{llang|en|Heisenberg Lie algebra}}) <math>\mathfrak{heis}(V,\omega;K)</math>라고 한다. |
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<math>V</math>가 유한 <math>2n</math> 차원일 때, 심플렉틱 기저 <math>(\mathsf p_i,\mathsf q^i)_{i\in\{1,\dotsc,n\}} \subseteq V</math>를 잡을 수 있다. <math>V\oplus K\mathsf c</math> 위에서, 하이젠베르크 리 대수의 리 괄호는 다음과 같은 꼴이다. |
<math>V</math>가 유한 <math>2n</math> 차원일 때, 심플렉틱 기저 <math>(\mathsf p_i,\mathsf q^i)_{i\in\{1,\dotsc,n\}} \subseteq V</math>를 잡을 수 있다. <math>V\oplus K\mathsf c</math> 위에서, 하이젠베르크 리 대수의 리 괄호는 다음과 같은 꼴이다. |
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:<math>[\mathsf p_i,\mathsf q^j]=\delta_i^j\mathsf c</math> |
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:<math>[\mathsf p_i,\mathsf c]=[\mathsf q_i,\mathsf c]=0</math> |
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여기서 <math>\delta_i^j</math>는 [[크로네커 델타]]이다. |
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== 성질 == |
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하이젠베르크 군 <math>\operatorname{Heis}(V,\omega;K)</math>는 [[아벨 군]] <math>(V,+)</math>의 [[중심 확대]]이다. 즉, 다음과 같은 [[군 (수학)|군]]들의 [[짧은 완전열]]이 존재한다. |
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마찬가지로, 다음과 같은 [[리 대수]]의 [[짧은 완전열]]이 존재한다. |
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표수 0의 체 위에서, 유한 차원 하이젠베르크 군은 [[멱영군]]이며, 하이젠베르크 리 대수는 [[멱영 리 대수]]이다. |
표수 0의 체 위에서, 유한 차원 하이젠베르크 군은 [[멱영군]]이며, 하이젠베르크 리 대수는 [[멱영 리 대수]]이다. |
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=== 위상수학적 성질 === |
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만약 <math>K \in \{\mathbb R,\mathbb C\}</math>일 경우, 그 위의 유한 차원 하이젠베르크 군은 [[리 군]]을 이룬다. 이는 [[연결 공간|연결]] [[단일 연결]] [[멱영 리 군]]이며, (정의에 따라) [[유클리드 공간]]과 [[미분 동형]]이다. |
만약 <math>K \in \{\mathbb R,\mathbb C\}</math>일 경우, 그 위의 유한 차원 하이젠베르크 군은 [[리 군]]을 이룬다. 이는 [[연결 공간|연결]] [[단일 연결]] [[멱영 리 군]]이며, (정의에 따라) [[유클리드 공간]]과 [[미분 동형]]이다. |
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0&0_{n\times n}&\mathbf b\\ |
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:<math>\exp\begin{pmatrix} |
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=== 표현론 === |
=== 표현론 === |
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하이젠베르크 군의 [[군 표현론]]은 [[스톤-폰 노이만 정리]]에 따라 주어진다. 이 정리에 따라, 하이젠베르크 군 <math> |
하이젠베르크 군의 [[군 표현론]]은 [[스톤-폰 노이만 정리]]에 따라 주어진다. 이 정리에 따라, 하이젠베르크 군 <math>\operatorname{Heis}(2n+1;\mathbb R)</math>의 비자명 유니터리 [[기약 표현]]은 (몇 가지의 기술적인 조건을 충족시킨다면) [[르베그 공간]] <math>\operatorname L^2(\mathbb R^n)</math> 위의 다음과 같은 표현 <math>\rho_{\hbar}</math>와 동형이다. |
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:<math>\rho_\hbar\begin{pmatrix} |
:<math>\rho_\hbar\begin{pmatrix} |
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1&p&t+pq/2\\ |
1&p&t+pq/2\\ |
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이를 리 대수 <math>\mathfrak h_{2n+1}</math>에 대하여 표기하면 다음과 같다. |
이를 리 대수 <math>\mathfrak h_{2n+1}</math>에 대하여 표기하면 다음과 같다. |
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:<math>P_i\psi(x)=\hbar\frac{\partial}{\partial x_i}\psi(x)</math> |
:<math>P_i\psi(x)=\hbar\frac{\partial}{\partial x_i}\psi(x)</math> |
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:<math>Q_i\psi(x)=ix_i\psi(x)</math> |
:<math>Q_i\psi(x)=\mathrm ix_i\psi(x)</math> |
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:<math>C\psi(x)=i\hbar\psi(x)</math> |
:<math>C\psi(x)=\mathrm i\hbar\psi(x)</math> |
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== 참고 문헌 == |
== 참고 문헌 == |
2019년 4월 16일 (화) 07:37 판
리 군론에서, 하이젠베르크 군(Heisenberg群, 영어: Heisenberg group)은 멱영 리 군의 하나이다. 양자역학에서 쓰인다.
정의
다음이 주어졌다고 하자.
- 표수가 2가 아닌 체
- 위의 심플렉틱 벡터 공간
그렇다면, -벡터 공간
위에 다음과 같은 군 연산을 주자.
이는 군의 공리들을 만족시킴을 보일 수 있으며, 그 항등원은
이며, 그 역원은
이다. 이 군을 V에 대한 하이젠베르크 군 라고 한다.
보통 가 명시되어 있지 않은 경우, 인 경우에 해당한다. 즉, 를 의미한다.
리 대수
표수가 2가 아닌 체 위의 심플렉틱 벡터 공간 이 주어졌다고 하자. 그렇다면, 벡터 공간 위에 다음과 같은 리 대수 구조를 줄 수 있다.
이를 하이젠베르크 리 대수(영어: Heisenberg Lie algebra) 라고 한다.
가 유한 차원일 때, 심플렉틱 기저 를 잡을 수 있다. 위에서, 하이젠베르크 리 대수의 리 괄호는 다음과 같은 꼴이다.
여기서 는 크로네커 델타이다.
성질
하이젠베르크 군 는 아벨 군 의 중심 확대이다. 즉, 다음과 같은 군들의 짧은 완전열이 존재한다.
마찬가지로, 다음과 같은 리 대수의 짧은 완전열이 존재한다.
여기서 와 는 아벨 리 대수이다.
표수 0의 체 위에서, 유한 차원 하이젠베르크 군은 멱영군이며, 하이젠베르크 리 대수는 멱영 리 대수이다.
위상수학적 성질
만약 일 경우, 그 위의 유한 차원 하이젠베르크 군은 리 군을 이룬다. 이는 연결 단일 연결 멱영 리 군이며, (정의에 따라) 유클리드 공간과 미분 동형이다.
행렬 표현
표수 0의 체 위의 내적 공간 가 주어졌다고 하자. 그렇다면,
위에 다음과 같은, 표준적인 심플렉틱 벡터 공간 구조가 존재한다.
그렇다면, 다음과 같은 군 준동형이 존재한다.
지수 사상
하이젠베르크 군 의 리 대수 는 다음과 같은 꼴의 행렬들로 구성된다.
이 경우, 리 지수 사상은 다음과 같다.
표현론
하이젠베르크 군의 군 표현론은 스톤-폰 노이만 정리에 따라 주어진다. 이 정리에 따라, 하이젠베르크 군 의 비자명 유니터리 기약 표현은 (몇 가지의 기술적인 조건을 충족시킨다면) 르베그 공간 위의 다음과 같은 표현 와 동형이다.
이를 리 대수 에 대하여 표기하면 다음과 같다.
참고 문헌
- Binz, Ernst; Pods, Sonja (2008). 《The geometry of Heisenberg groups with applications in signal theory, optics, quantization, and field quantization》. Mathematical Surveys and Monographs (영어) 151. American Mathematical Society. ISBN 978-0-8218-4495-3. Zbl 1155.22001.
- Thangavelu, Sundaram (1998). 《Harmonic analysis on the Heisenberg group》. Progress in Mathematics (영어) 159. Birkhäuser. doi:10.1007/978-1-4612-1772-5. ISBN 978-1-4612-7275-5. Zbl 0892.43001.
- Howe, Roger Evans (1980). “On the role of the Heisenberg group in harmonic analysis”. 《Bulletin of the American Mathematical Society》 (영어) 3 (2): 821. doi:10.1090/S0273-0979-1980-14825-9. ISSN 0273-0979. MR 578375. Zbl 0442.43002.
- Semmes, Stephen (2003년 6월). “An introduction to Heisenberg groups in analysis and geometry” (PDF). 《Notices of the American Mathematical Society》 (영어) 50 (6): 640–646. Zbl 1050.22012.
외부 링크
- Weisstein, Eric Wolfgang. “Heisenberg group”. 《Wolfram MathWorld》 (영어). Wolfram Research.
- Jefferies, B.R.F. (2001). “Weyl calculus”. 《Encyclopedia of Mathematics》 (영어). Springer-Verlag. ISBN 978-1-55608-010-4.
- “Heisenberg group”. 《nLab》 (영어).
- 이철희. “하이젠베르크 군과 대수”. 《수학노트》.
- Chafaï, Djalil (2011년 10월 8일). “Aspects of the Heisenberg group”. 《Libres pensées d’un mathématicien ordinaire》 (영어).