关键词:
非阿贝尔规范场
薛定谔方程
哈密顿量
微分几何
规范群
规范势
量子光学
复流形
摘要:
一个物理体系,如果相互作用哈密顿量算符含有演化参数,那么其可以被称为量子演化系统。这样的(参数)演化系统可携带几何或整体特性,体现其拓扑效应。研究量子演化系统的前人理论方法包括Lewis-Riesenfeld不变量理论及基于此理论的一种么正变换方法。我们以最简单的二态体系旋量(可用于手工计算)为例,旋量可以用于构造此么正变换,我们探究该么正变换方法的物理含义,发现其可以用于表示规范群空间标架场,构造Yang-Mills规范势。由此我们可以定义非阿贝尔规范群空间的平直与弯曲度规,研究该规范群空间中的复Levi-Civita联络以及自旋联络,也可以计算其存在的扭率和挠率。本文从探讨非厄密哈密顿量系统的一般性质出发,研究了非厄密薛定谔方程和非齐次薛定谔方程的求解方法,然后以二态体系哈密顿量、Lewis-Riesenfeld不变量及其本征态作为基本素材,构造规范标架场、联络、曲率等,再将规范群空间与高维引力规范理论内空间对接起来。我们把非阿贝尔规范场论写成复流形微分几何,而高维引力规范理论内空间正是一个复流形,此为理解和建立引力场和规范场的统一理论奠定数学基础。本文内容的应用并不仅限于规范理论和引力理论。如果将此套方案用于量子力学,可以定义所谓的薛定谔联络。本文得到结论:凡是线性微分方程组,无论是否齐次,均可以定义其数学空间内的“旋量”、标架场、联络、曲率和挠率;即使对于单一的微分方程,只要它含有两个或两个以上自变量(如二维和三维空间中的电磁学和声学Helmholtz方程)且无法用分离变量法求解,那么其中必然会呈现出等效的规范势,而该等效的规范势(联络)也可用标架场表示出来,从而度规、曲率和扭率或挠率均可以定义和计算。本文专题对量子力学、量子光学及电磁理论中部分问题的理解亦有参考价值。