
【化】 Poincare group
face; huge
add; append; increase; plus; tot; tote
【医】 add; adde; addition; admov.
bevy; caboodle; clot; cluster; covey; flock; gang; group; horde; knot; swarm
throng; troop
【医】 group; herd
庞加莱群(Poincaré group)是描述平直时空(Minkowski spacetime)对称性的非紧致李群,由法国数学家亨利·庞加莱提出。它包含了时空平移、空间旋转和洛伦兹助推(Lorentz boost)的变换操作,是狭义相对论和量子场论的核心数学基础。
从数学结构看,庞加莱群可表示为洛伦兹群(Lorentz group)与四维平移群的半直积:
$$ text{ISO}(1,3) = mathbb{R}^{1,3} rtimes text{SO}(1,3)
$$ 其中$mathbb{R}^{1,3}$代表时空平移,$text{SO}(1,3)$包含旋转和助推变换。
在物理学中,庞加莱群的不可约酉表示直接关联于基本粒子的分类。例如:
其生成元包括:
根据维格纳定理(Wigner's theorem),庞加莱群的对称变换在量子力学中表现为幺正或反幺正算符,这一原理奠定了粒子物理标准模型中场算符变换规则的基础。
参考文献:
Springer《The Poincaré Group in Quantum Field Theory》
Cambridge Univ. Press《Symmetries in Fundamental Physics》
Nobel Prize官方文献:Wigner's contribution
庞加莱群是描述闵可夫斯基时空对称性的重要数学结构,在狭义相对论和量子场论中具有基础地位。以下是其核心要点:
庞加莱群是闵可夫斯基时空的等距同构群,由平移变换(时间与空间平移)和洛伦兹变换(旋转与洛伦兹推动)组成。它是一个十维的非紧李群,数学上可表示为平移群与洛伦兹群的半直积($text{ISO}(1,3) cong mathbb{R}^{1,3} rtimes text{SO}(1,3)$)。
庞加莱群是李群的一个具体实例,继承了李群的连续参数、光滑流形结构及李代数性质。其生成元对应物理守恒量,如能量(时间平移)、动量(空间平移)、角动量(旋转)等。
庞加莱群不仅是相对论时空对称性的数学框架,还在规范场论、粒子物理标准模型中用于描述物理定律的参考系不变性。
如需更深入的技术细节(如生成元对易关系或表示理论),可参考相关数学物理文献。
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