物理側からのゲージ理論

なんて動画があった。

  1. 複素1次元ベクトルバンドルで、構造郡がU(1)の場合が話題になっているようだ。
  2. 波動関数が複素1次元ベクトルバンドルのセクション。
  3. 運動量演算子といっているのが、複素1次元ベクトルバンドルの共変微分のことだろう。
  4. ベクトルポテンシャルというのがゲージポテンシャルで、共変微分の差である微分形式。これを接続形式と呼んでいいのかな?
  5. 波動関数に対するゲージ変換というのは、U(1)作用で、それに対して運動量演算子のゲージ変換は、共変微分を表示を書き換えているようだ。
  6. ゲージ不変性というのが、ゲージ変換によって影響されないこと。あるいは、ゲージ変換に伴う変換(翻訳)が整合的に定義されていること。
  7. 共変微分に入るゲージポテンシャル=ベクトルポテンシャルは、Rot微分演算すると、磁束密度になるになる量らしい。ここらへんは外微分解析で書き換えできるだろう。
  8. 観測量と言っているのは、ゲージ不変性をもつ量。しかし、不変性は翻訳によって定義されるだろう。
  9. 共変微分の接続形式を「ゲージ場」と呼んでいるな。つまり、「ゲージ場=ゲージポテンシャル」という用語法。「ゲージ場=接続付きファイバーバンドル」ではない。
  10. 「ゲージ場=ゲージポテンシャル」の微分は場の強さ〈フィールドストレングス〉。こっちは曲率。
  11. 記号の習慣としては、ゲージポテンシャル=ベクトルポテンシャルA、場の強さ=実例では磁束密度をBとしている。
  12. Aはゲージ不変ではない。ゲージ変換に対する決められた翻訳規則を満たさない。
  13. 磁束密度Bの面積分を磁束と呼んでいる。こりゃ当たり前か。
  14. 要するに、電磁場を前提にして、電子の波動関数(複素1次元値のセクション)を考えると、いい例になるよ、ってことらしい。
  15. ちなみに、波動関数はφやψで書く。

次の話題:

  1. マクスウェル方程式の磁気側に、電気側と同じようにモノポール密度とモノポール流密度を入れる。仮想的なマクスウェル方程式を考える。
  2. 電荷と同様な磁荷を考える。電束と磁束も並行に考える。
  3. 磁束と磁荷の単位は同じ。電束と電荷の単位も同じ。
  4. 電場と磁場が並行的に議論できる。
  5. 磁気単極子モノポール〉がある場合の、磁束密度Bに対するベクトルポテンシャルAは何か? 磁束密度場の外微分に対する原始形式はなにか?
  6. 動画57分くらいで、球座標 (r, θ, φ) でのベクトルポテンシャルの陽な表示: {\bf A} = \frac{g}{r}  \frac{1-\cos \theta}{\sin \theta} {\bf e}_\phi, \: \mbox{where}\: {\bf e}_\phi = (-\sin \phi, \cos \phi, 0)
  7. 動画の1:01くらいで別な陽な表示: {\bf A} = -\frac{g}{r}  \frac{1+\cos \theta}{\sin \theta} {\bf e}_\phi

興味深い:

球面を2つの領域で覆うとき、オーバーラップさせないで、赤道で接するように分けている。境界線である赤道にズレを集約させている。これはチェック脈体とチェック・コチェーンとは違う計算方法になる。胞体分割して、次元が低いところに特性を持たせて、組み合わ的な計算に持ち込んでいる。

絵は

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