شبه قياسي

في الجبر الخطي ، الكمية الزائفة هي كمية تتصرف مثل الكمية القياسية ، باستثناء أنها تغير إشارتها تحت انعكاس التكافؤ [ 1 ] [ 2 ] بينما الكمية القياسية الحقيقية لا تفعل ذلك.

عند ضرب كمية شبه قياسية بمتجه عادي ، تتحول إلى متجه شبه قياسي (أو متجه محوري )؛ وبطريقة مماثلة، ينتج الموتر شبه القياسي . كما ينتج عن أي ضرب قياسي بين متجه شبه قياسي ومتجه عادي كمية شبه قياسية. والمثال النموذجي على الكمية شبه القياسية هو الضرب الثلاثي القياسي ، والذي يمكن كتابته على أنه الضرب القياسي بين أحد المتجهات في الضرب الثلاثي والضرب الاتجاهي بين المتجهين الآخرين، حيث يكون الأخير متجهًا شبه قياسي.

في الفيزياء

في الفيزياء ، يُشير مصطلح "الكمية شبه القياسية" إلى كمية فيزيائية مماثلة للكمية القياسية . كلتاهما كميتان فيزيائيتان تأخذان قيمة واحدة ثابتة تحت دورانات معينة . مع ذلك، تحت تحويل التكافؤ ، تُغير الكميات شبه القياسية إشارتها بينما لا تُغير الكميات القياسية إشارتها. ولأن الانعكاسات عبر مستوى ما هي مزيج من دوران مع تحويل التكافؤ، فإن الكميات شبه القياسية تُغير إشارتها أيضًا تحت الانعكاسات.

تحفيز

من أهم الأفكار في الفيزياء أن القوانين الفيزيائية لا تتغير بتغيير نظام الإحداثيات المستخدم لوصفها. يشير انعكاس إشارة الكمية الزائفة القياسية عند عكس محاور الإحداثيات إلى أنها ليست أفضل وسيلة لوصف كمية فيزيائية. في الفضاء ثلاثي الأبعاد، تكون الكميات الموصوفة بواسطة متجه زائف عبارة عن موترات مضادة للتناظر من الرتبة 2، وهي ثابتة تحت الانعكاس. قد يكون المتجه الزائف تمثيلاً أبسط لتلك الكمية، ولكنه يعاني من تغير الإشارة عند الانعكاس. وبالمثل، في الفضاء ثلاثي الأبعاد، يساوي ثنائي هودج لكمية قياسية ثابتًا مضروبًا في موتر ليفي-سيفيتا الزائف ثلاثي الأبعاد (أو موتر "التبديل" الزائف)؛ بينما ثنائي هودج لكمية زائفة قياسية هو موتر مضاد للتناظر (نقي) من الرتبة 3. الموتر الزائف ليفي-تشيفيتا هو موتر زائف مضاد للتناظر تمامًا من الرتبة 3. ولأن ثنائي الكمية الزائفة هو حاصل ضرب كميتين زائفتين، فإن الموتر الناتج هو موتر حقيقي، ولا تتغير إشارته عند عكس المحاور. يشبه هذا الوضع وضع المتجهات الزائفة والموترات المضادة للتناظر من الرتبة 2. ثنائي المتجه الزائف هو موتر مضاد للتناظر من الرتبة 2 (والعكس صحيح). الموتر كمية فيزيائية ثابتة عند عكس الإحداثيات، بينما المتجه الزائف ليس ثابتًا.

يمكن تعميم هذه الحالة على أي بُعد. عمومًا، في فضاء ذي n بُعد، يكون الموتر المزدوج لهودج من الرتبة r موترًا زائفًا مضادًا للتناظر من الرتبة ( n - r والعكس صحيح. على وجه الخصوص، في الزمكان رباعي الأبعاد للنسبية الخاصة ، يكون الموتر الزائف القياسي هو الموتر المزدوج من الرتبة الرابعة، ويتناسب مع الموتر الزائف لليفي-سيفيتا رباعي الأبعاد .

أمثلة

  • دالة التدفقψ(x،y){\displaystyle \psi (x,y)}لتدفق سائل ثنائي الأبعاد وغير قابل للانضغاطv(x،y)=yψ،-xψ{\displaystyle \mathbf {v} (x,y)=\langle \partial _{y}\psi ,-\partial _{x}\psi \rangle }.
  • الشحنة المغناطيسية هي كمية شبه قياسية كما هو محدد رياضياً، بغض النظر عما إذا كانت موجودة فعلياً أم لا.
  • الحلزونية هي إسقاط (الضرب النقطي) لمتجه زائف للدوران على اتجاه الزخم (متجه حقيقي).
  • الجسيمات شبه القياسية، أي الجسيمات ذات اللف المغزلي 0 والتكافؤ الفردي، أي الجسيمات التي ليس لها لف مغزلي ذاتي ودالة موجية تغير إشارتها عند انعكاس التكافؤ . ومن أمثلتها الميزونات شبه القياسية .

في الجبر الهندسي

الكمية الزائفة في الجبر الهندسي هي عنصر من أعلى رتبة في الجبر. على سبيل المثال، في بعدين يوجد متجهان أساسيان متعامدان ،هـ1{\displaystyle e_{1}}،هـ2{\displaystyle e_{2}}والعنصر الأساسي ذو الدرجة الأعلى المرتبط به هو

هـ1هـ2=هـ12.{\displaystyle e_{1}e_{2}=e_{12}.}

إذن، الكمية الزائفة هي مضاعف لـهـ12{\displaystyle e_{12}}العنصرهـ12{\displaystyle e_{12}}مربعه يساوي -1 ويتبادل مع جميع العناصر الزوجية - وبالتالي يتصرف مثل العدد القياسي التخيليأنا{\displaystyle i}في الأعداد المركبة . هذه الخصائص الشبيهة بالكميات القياسية هي التي أعطت اسمها.

في هذا السياق، يتغير إشارة الكمية الزائفة تحت تأثير انعكاس التكافؤ، لأنه إذا

(هـ1،هـ2)(u1،u2){\displaystyle (e_{1},e_{2})\mapsto (u_{1},u_{2})}

إذا كان تغيير الأساس يمثل تحويلاً متعامداً ، فإن

هـ1هـ2u1u2=±هـ1هـ2،{\displaystyle e_{1}e_{2}\mapsto u_{1}u_{2}=\pm e_{1}e_{2},}

حيث تعتمد الإشارة على محدد التحويل. وبالتالي، فإن الكميات الزائفة في الجبر الهندسي تقابل الكميات الزائفة في الفيزياء.

مراجع

  1. زي، أنتوني (2010). "II. ديراك والسبينور II.1 معادلة ديراك § التكافؤ" . نظرية الحقل الكمومي باختصار (  الطبعة الثانية). مطبعة جامعة برينستون. ص  98. ISBN 978-0-691-14034-6.
  2. واينبرغ، ستيفن (1995). "5.5 حقول ديراك السببية §5.5.57" . نظرية الحقول الكمومية . المجلد 1: الأسس. مطبعة جامعة كامبريدج. ص 228. ISBN   9780521550017.