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作为一个理论物理研究者,你理解了SU(3)对称性的每一个细节了么?通过我的CPC文章谈谈新理论的数学特征

已有 2289 次阅读 2023-4-8 11:38 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

   我在相互作用玻色子模型领域,提出了一个新模型哈密顿量(见前文),这个模型哈密顿量的每一个部分,都是在以前的研究中讨论过的,把这些部分放在一起讨论是我的工作,文章发表在去年的CPC上。Fortunato等人的工作是启发点,他们的哈密顿量和我的是很相似的,但是不是都一样的。这是一篇非常诡异的文章,即使我是这篇文章的作者,是这些现象的发现者,我也不知道这些究竟意味着什么。如果只是简单的拼凑,那么我不会拥有对于这个模型提出的所有权,关键是当拼凑起来后,它具有了全新的数学特征。这个特征与理论物理中大家都很熟悉的SU(3)对称性有关。

   任何一个理论物理学的研究者,都会熟悉群论(哪怕他不研究群论),特别是最简单的SO(3)群和稍微复杂一些的SU(3)群。群论是研究对称性的数学理论。SO(3)群是描述三位实空间转动的对称性的。SU(3)群是描述三位复空间转动的对称性的。这个对称性非常重要,在粒子物理学和核物理学中都有广泛的应用,比如强子的SU(3)群的分类导致了夸克的发现,比如量子色动力学中的非阿贝尔规范对称性就是SU(3)群,在相互作用玻色子模型中存在一个SU(3)极限,描述长椭球形状。

   可以说SU(3)群是理论物理学研究者的基本常识之一。所以,如果我对一个理论物理学研究者说:“作为一个理论物理研究者,你理解了SU(3)对称性的每一个细节了么?”我相信对于任何一个理论物理研究者来说,哪怕是一个研究生,这都是轻慢的表现,是非常不尊重人的。就好像对研究物理的人来说,你知道量子力学么?你知道产生、湮灭算符么?如果是有人这么问我,如果他不说出个所以然来,我是一定会跟他干一仗的!

   当然我这个问题会复杂一些,所以一些研究者会快速的在自己的脑海中搜索自己关于SU(3)群的的数学结论,甚至在物理应用中的那些细节,怀疑我可能是不是说的是物理上的一些应用他不知道的?但是数学的部分,有什么不清楚的么?

    怎么可能会不清楚呢?这个结论是群论中老生常谈的东西,是多少年前就已经非常清楚的了,是基础中的基础,是在研究生学习中就已经学的清楚的了,甚至他还会想一想那些复杂的图,虽然可能不清楚了,但是可以找书看一看,书里边一定是清楚的,即使那些复杂的约化系数,我们也是有程序来计算的。

    我们对这个群真的还有不知道的么?我去年的CPC的文章揭示了一些新的东西,我相信任何了解群论的,熟悉SU(3)群的都会大吃一惊。我们知道SU(3)群里边有两个转动不变算符,不变算符就是在三维复空间转动下不会变的量。比如我们在三维空间下转动一个刚性棒,它的长度不会在棒的转动下发生变化,这个长度就是不变量。

    我的文章关注了这两个量的组合,一个量是二阶的,一个量是三阶的。二阶的代表长椭球形,三阶的代表扁椭球形,所以固定二阶的大小,让三阶的不断变大,就会让长椭球突然变到扁椭球,这里有一个突变点,是一个二阶相变点。这个工作是2012年辽宁师范大学张宇教授所讨论的。问题就是这个突变点,它是SU(3)二阶不变量和三阶不变量的特殊组合,然后就完了。

    我的发现不仅如此,我发现这个点具有部分O(5)对称性,我相信这是研究群论的人从来没有想到的。我的结论是通过数值计算来揭示的,所以我也不知道怎么从数学的角度来证明它。因为就我所知,还没有这方面的数学研究,因为不需要。谁没事会研究这么一个特殊的点呢?这个结论是一般性的。从我现在的理解来说,把两个不变量,就好像把两种不同的形状长在了一起,当然原来的对称变化下一定是不变的,但是在某种特殊的比例结构时,它就会具有新的对称性!在我的文章中,我把它称为层展的对称性。

    如果不是因为在我的新模型中的重要性,我也不会考虑到它。当加入球形项以后,新的γ软性就出现了,能谱中出现了不可思议的简并性!

    虽然群论已经研究很多年了,包括应用到物理中,但是很显然,这里边还有不知道的细节。从文章的同行评议中,我可以明显的感受到这一点,他们根本就没有意识到,这个现象不是以前的群论中的结论。因为这个事情,是无法想象的,你很难相信在已经习以为常的结论中,居然出现了新的东西,这是非常吓人的。

    我的CPC的文章,看着很普通,但是实际上,不仅是物理,还是数学,都是以前没有的,它不仅给出了新的物理(一种新的原子核运动模式),还给出了新的数学。可惜我就是一个编程序的,对于群论更是没有做过研究,所以不知道这究竟意味着什么,但是我知道它是新的。

    我相信新的理论一定会有一种新的数学特征,看起来好像加了一点,但是一下子就出现了完全不同的风景。麦克斯韦把以前已经总结的电磁学理论的数学公式放在了一起,他发现了缺了一点东西,否则这个数学不是很自洽,我们知道这一项代表着位移电流,是以前实验中没有的。当麦克斯韦发现了这一点,就做出了有史以来最伟大的发现之一。当他补足了这一点,一下子很多东西就不一样了,他发现在这组公式中,会有电磁波,速度就是光速!光就是电磁波!

    外尔在爱因斯坦理论的激励下,也想看到电磁理论中隐藏的东西,我们都知道,他发现了阿贝尔规范对称性。这一点是麦克斯韦没有发现的,因为他那个时候不会这么想。但对称性被发现在物理学中非常重要以后,外尔发现了电磁理论中最重要的对称性,发现对称性支配相互作用!这真是有史以来最伟大的发现之一!又一个最伟大!我没有把外尔放在最伟大的物理学家的前五十名中,是因为他的发现是在量子力学之后的,而且在别人的提醒下最后才确定的,我觉得还差一些。当然,这个发现本身,绝对是非常非常伟大的发现。

    下一步我们知道,变成了一个纯粹的数学上的动机,推广到了非阿贝尔的情况,包括很多物理学家,最重要的部分是杨振宁先生和米尔斯一起做出来的,这个最近产生了很多争论。理论方面,这当然是又一个最伟大!

    新的物理学,一定会伴随着新的数学,我的CPC文章就是如此,虽然我现在还看不到这究竟意味着什么,但是我开始相信它是对的,不管是物理还是数学,这篇文章都揭示以前从来没有想到的一面。考虑到SU(3)对称性的重要性,谁能否定这个数学结论会不会有更重要的物理应用呢?



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