
【化】 irreducible representation
在數學的群表示論中,不可約表示 (Irreducible Representation) 是一個核心概念,尤其在物理(如量子力學)和化學(如分子對稱性)中有廣泛應用。以下從漢英詞典角度對其詳細解釋:
關鍵點:
舒爾引理 (Schur's Lemma):
若 ( V ) 是不可約表示,則任何與群作用交換的線性映射(即 intertwining operator)必為标量乘映射。
公式表達:
$$ forall phi: V to V, quad g cdot phi(v) = phi(g cdot v) implies phi = lambda I. $$
完全可約性 (Complete Reducibility):
有限群的表示均可分解為不可約表示的直和(如 ( V = V_1 oplus V_2 oplus cdots oplus V_k ))。
粒子系統的哈密頓量若具有群對稱性(如旋轉群 ( SO(3) )),其本征态屬于不可約表示。例如,角動量算符的本征态對應 ( SO(3) ) 的不可約表示。
實例:
中文術語 | 英文術語 | 解釋 |
---|---|---|
不可約表示 | Irreducible Representation | 無非平凡不變子空間的表示 |
可約表示 | Reducible Representation | 可分解為子表示直表示 |
不變子空間 | Invariant Subspace | 群作用下封閉的子空間 |
直和分解 | Direct Sum Decomposition | 将表示拆解為不可約表示的直和 |
定義與舒爾引理的嚴格證明。
https://en.wikipedia.org/wiki/Irreducible_representation
基礎概念與物理應用概述。
https://mathworld.wolfram.com/IrreducibleRepresentation.html
數學定義與性質解析。
https://encyclopediaofmath.org/wiki/Representation_theory
不可約表示在代數結構的分類作用。
不可約表示是群表示論中的核心概念,指無法通過相似變換分解為更低維表示的直群表示。以下從不同角度解釋其含義和應用:
群論角度
若一個群表示的所有矩陣都能通過相似變換轉化為分塊對角矩陣形式(稱為可約表示),則該表示可分解為更小的子表示。若無法找到這樣的變換,則稱為不可約表示。例如,對于點群C3v,其不可約表示對應分子軌道對稱性的基本分類。
線性代數角度
在希爾伯特空間中,不可約表示對應算子代數沒有非平凡的不變閉子空間。即不存在除整個空間和零空間外的其他閉子空間在算子作用下保持不變。
分子對稱性分析
在化學中,不可約表示用于描述分子軌道在對稱操作下的變換性質。例如C2v點群包含A1、B1等不可約表示,每個表示對應不同對稱特征的軌道。
量子力學中的對稱性
不可約表示與物理系統的守恒律密切相關,例如角動量算符的不可約表示對應不同自旋态的分類。
以點群C3v為例(包含恒等操作E和三個旋轉反射操作):
通過以上多角度的解釋,可以看到不可約表示的核心思想是“無法進一步分解”,這一概念在不同學科中具有統一的内在邏輯。如需更深入的技術細節,可參考化學教材中的點群分析或數學中的群表示論專著。
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