อ่าน 11 นาที
การเป็นตัวแทนที่จำกัด
ใน ทฤษฎีกลุ่ม การ จำกัด (restriction) สร้าง การแสดงแทน ของ กลุ่มย่อย โดยใช้การแสดงแทนที่ทราบแล้วของ กลุ่ม ทั้งหมด การจำกัดเป็นโครงสร้างพื้นฐานในทฤษฎีการแสดงแทนของกลุ่ม...
การเป็นตัวแทนที่จำกัด
ในทฤษฎีกลุ่มการจำกัด (restriction)สร้างการแสดงแทนของกลุ่มย่อยโดยใช้การแสดงแทนที่ทราบแล้วของกลุ่ม ทั้งหมด การจำกัดเป็นโครงสร้างพื้นฐานในทฤษฎีการแสดงแทนของกลุ่ม บ่อยครั้งที่การแสดงแทนที่ถูกจำกัดนั้นเข้าใจได้ง่ายกว่า กฎสำหรับการแยกการจำกัดของการแสดงแทนที่ลดทอนไม่ได้ (irreducible representation)ออกเป็นการแสดงแทนแทนที่ลดทอนไม่ได้ของกลุ่มย่อยเรียกว่ากฎการแตกแขนง (branching rules ) และมีการประยุกต์ใช้ที่สำคัญในฟิสิกส์ตัวอย่างเช่น ในกรณีของการทำลายสมมาตรอย่างชัดเจนกลุ่มสมมาตร ของปัญหาจะลดลงจากกลุ่มทั้งหมดไปเป็นหนึ่งในกลุ่มย่อย ใน กลศาสตร์ควอนตัมการลดลงของสมมาตรนี้ปรากฏเป็นการแยกของระดับพลังงานที่เสื่อมสภาพออกเป็นกลุ่มย่อยหลายกลุ่ม(multiplets ) เช่นในปรากฏการณ์สตาร์ก (Stark effect ) หรือ ซีแมน (Zeeman effect )
การแทนแบบเหนี่ยวนำเป็นการดำเนินการที่เกี่ยวข้องซึ่งสร้างการแทนของกลุ่มทั้งหมดจากการแทนของกลุ่มย่อย ความสัมพันธ์ระหว่างการจำกัดและการเหนี่ยวนำอธิบายโดยการแลกเปลี่ยนแบบ Frobeniusและทฤษฎีบท Mackey การจำกัดไปยังกลุ่มย่อยปกติมีพฤติกรรมที่ดีเป็นพิเศษและมักเรียกว่าทฤษฎีบท Cliffordตามทฤษฎีบทของ AH Clifford [ 1 ]การจำกัดสามารถขยายไปสู่โฮโมมอร์ฟิซึมกลุ่ม อื่นและ วงแหวนอื่นได้
สำหรับกลุ่มG ใดๆ กลุ่มย่อยHของ กลุ่ม G และการแสดงแทนเชิงเส้นρของGการจำกัดของρบนHจะถูกแสดงด้วยสัญลักษณ์
เป็นการแทนH บน ปริภูมิเวกเตอร์เดียวกันโดยใช้ตัวดำเนินการเดียวกัน:
กฎการแตกกิ่งแบบคลาสสิก
กฎการแตกแขนงแบบคลาสสิกอธิบายถึงการจำกัดการแสดงแทนเชิงซ้อน ที่ไม่สามารถลดทอนได้ ( π , V ) ของกลุ่มคลาสสิกGไปยังกลุ่มย่อยคลาสสิกHกล่าวคือ ความหลากหลายที่การแสดงแทนที่ไม่สามารถลดทอนได้ ( σ , W ) ของHปรากฏใน πโดยอาศัยหลักการแลกเปลี่ยนแบบ Frobenius สำหรับกลุ่มกระชับสิ่งนี้เทียบเท่ากับการหาความหลากหลายของπในการแสดงแทนเอกภาพที่เหนี่ยวนำมาจาก σ กฎการแตกแขนงสำหรับกลุ่มคลาสสิกถูกกำหนดโดย
- ไวล์ (1946)ระหว่างกลุ่มเอกภาพที่ ต่อเนื่องกัน
- Murnaghan (1938)ระหว่างกลุ่มออร์โธโกนอลพิเศษ ที่ต่อเนื่องกัน และกลุ่มซิมเพล็กติกเอกภาพ
- Littlewood (1950)จากกลุ่มเอกภาพไปสู่กลุ่มซิมเพล็กติกเอกภาพและกลุ่มตั้งฉากพิเศษ
ผลลัพธ์มักจะแสดงออกมาในรูปแบบกราฟิกโดยใช้แผนภาพ Youngเพื่อเข้ารหัสลายเซ็นที่ใช้กันทั่วไปในการติดฉลากการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้ ซึ่งคุ้นเคยกันดีจากทฤษฎีอินแวเรียนต์แบบคลาสสิก Hermann WeylและRichard Brauerค้นพบวิธีการที่เป็นระบบในการกำหนดกฎการแตกแขนงเมื่อกลุ่มGและHมีทอรัสสูงสุด ร่วมกัน ในกรณีนี้กลุ่ม WeylของHเป็นกลุ่มย่อยของกลุ่ม Weyl ของGดังนั้นจึงสามารถอนุมานกฎได้จากสูตรลักษณะเฉพาะของ Weyl [ 2 ] [ 3 ] Howe (1995)ได้ให้การตีความสมัยใหม่ที่เป็นระบบในบริบทของทฤษฎีคู่คู่ ของเขา กรณีพิเศษที่ σ เป็นการแสดงแทนแบบไม่สำคัญของHถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางเป็นครั้งแรกโดยHuaในงานของเขาเกี่ยวกับเคอร์เนล Szegőของโดเมนสมมาตรที่มีขอบเขตในตัวแปรเชิงซ้อนหลายตัวโดยที่ขอบเขต ShilovมีรูปแบบG / H [ 4 ] [ 5 ]โดยทั่วไปแล้วทฤษฎีบท Cartan-Helgasonให้การแยกส่วนเมื่อG / Hเป็นปริภูมิสมมาตรขนาดกะทัดรัด ซึ่งในกรณีนี้ความซ้ำซ้อนทั้งหมดเป็นหนึ่ง[ 6 ]การวางนัยทั่วไปไปยัง σ ใดๆ ได้รับโดยKostant (2004)การพิจารณาทางเรขาคณิตที่คล้ายกันนี้ยังถูกใช้โดยKnapp (2003)เพื่อพิสูจน์กฎของ Littlewood ใหม่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับกฎ Littlewood–Richardson ที่มีชื่อเสียง สำหรับการเทนเซอร์การแสดงแทนที่ลดทอนไม่ได้ของกลุ่มเอกภาพ Littelmann (1995)ได้ค้นพบการวางนัยทั่วไปของกฎเหล่านี้ไปยังกลุ่ม Lie กึ่งง่ายขนาดกะทัดรัดใดๆ โดยใช้แบบจำลองเส้นทาง ของเขา ซึ่งเป็นแนวทางสู่ทฤษฎีการแสดงแทนที่ใกล้เคียงกับทฤษฎีฐานผลึกของLusztigและKashiwaraวิธีการของเขาให้กฎการแตกแขนงสำหรับข้อจำกัดไปยังกลุ่มย่อยที่มีทอรัสสูงสุด การศึกษากฎการแตกแขนงมีความสำคัญในทฤษฎีอินแวเรียนต์แบบคลาสสิกและคู่ขนานสมัยใหม่คือพีชคณิตเชิงการจัดเรียง[ 7 ] [ 8 ]
ตัวอย่างกลุ่มเอกภาพU ( N ) มีการแสดงแทนที่ไม่สามารถลดทอนได้ซึ่งกำกับด้วยลายเซ็น
โดยที่f iเป็นจำนวนเต็ม ในความเป็นจริง ถ้าเมทริกซ์เอกลักษณ์Uมีค่าลักษณะเฉพาะz iแล้ว ค่าลักษณะเฉพาะของการแสดงแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้π f ที่สอดคล้องกัน จะกำหนดโดย
กฎการแตกกิ่งจากU ( N ) ไปยังU ( N – 1) ระบุว่า
ตัวอย่างกลุ่มซิมเพล็กติกเอกภาพหรือกลุ่มเอกภาพควอเทอร์เนียนซึ่งเขียนแทนด้วย Sp( N ) หรือ U ( N , H ) คือกลุ่มของการแปลงทั้งหมดของ H → Nซึ่งสลับที่ได้กับการคูณทางขวาด้วยควอเทอร์เนียนHและรักษา ผลคูณภายในแบบเฮอร์มิเชียนที่มีค่าเป็น Hไว้
บนH Nโดยที่q * หมายถึงควอเทอร์เนียนคอนจูเกตกับqเมื่อสร้างควอเทอร์เนียนเป็นเมทริกซ์เชิงซ้อนขนาด 2 x 2 กลุ่ม Sp( N ) จึงเป็นเพียงกลุ่มของเมทริกซ์บล็อก ( q ij ) ใน SU(2 N ) ที่มี
โดยที่ α ijและβ ijเป็นจำนวนเชิงซ้อน
แต่ละเมทริกซ์Uใน Sp( N ) จะเป็นเมทริกซ์สังยุคกับเมทริกซ์บล็อกแนวทแยงที่มีสมาชิก
โดยที่ | z i | = 1 ดังนั้นค่าไอเกนของUคือ ( z i ±1 ) การแสดงผลแบบลดทอนไม่ได้ของ Sp( N ) จะถูกกำกับด้วยลายเซ็น
โดยที่f iเป็นจำนวนเต็ม อักขระของการแสดงแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้ที่สอดคล้องกันσ fจะได้รับจาก[ 9 ]
กฎการแตกกิ่งจาก Sp( N ) ไปยัง Sp( N – 1) ระบุว่า[ 10 ]
ในที่นี้f N + 1 = 0 และความหลากหลายm ( f , g ) กำหนดโดย
ที่ไหน
คือการเรียงลำดับใหม่ที่ไม่เพิ่มขึ้นของจำนวนเต็มที่ไม่เป็นลบ 2 N ( f i ), ( g j ) และ 0
ตัวอย่างการแตกแขนงจาก U(2 N ) ไปยัง Sp( N ) อาศัยเอกลักษณ์สองประการของLittlewood : [ 11 ] [ 12 ] [ 13 ] [ 14 ]
โดยที่ Π f ,0คือการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้ของU (2 N ) ที่มีลายเซ็นf 1 ≥ ··· ≥ f N ≥ 0 ≥ ··· ≥ 0
โดยที่f i ≥ 0
กฎการแตกกิ่งจาก U(2 N ) ไปยัง Sp( N ) กำหนดโดย
โดยที่ลายเซ็นทั้งหมดเป็นค่าที่ไม่เป็นลบ และสัมประสิทธิ์M ( g , h ; k ) คือความซ้ำซ้อนของการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้π kของU ( N ) ในผลคูณเทนเซอร์π g π hโดยกำหนดในเชิงการจัดเรียงตามกฎของ Littlewood–Richardson ซึ่งเป็นจำนวนการเรียงสับเปลี่ยนแลตทิซของไดอะแกรมเฉียงk / hที่มีน้ำหนักg [ 8 ]
มีการขยายกฎการแตกแขนงของ Littlewood ไปสู่ลายเซ็นแบบใดก็ได้โดยSundaram (1990 , หน้า 203) สัมประสิทธิ์ Littlewood–Richardson M ( g , h ; f ) ได้รับการขยายเพื่อให้ลายเซ็นfมี 2 Nส่วน แต่จำกัดให้gมีความยาวคอลัมน์เป็นเลขคู่ ( g 2 i – 1 = g 2 i ) ในกรณีนี้ สูตรจะเป็นดังนี้
โดยที่M N ( g , h ; f ) นับจำนวนการเรียงสับเปลี่ยนแลตทิซของf / hที่มีน้ำหนักgซึ่ง 2 j + 1 ปรากฏไม่ต่ำกว่าแถวN + jของfสำหรับ 1 ≤ j ≤ | g |/2
ตัวอย่างกลุ่มออร์โธโกนอลพิเศษ SO( N ) มี การแสดงแทนแบบธรรมดาและแบบสปินที่ไม่สามารถลดทอนได้โดยมีป้ายกำกับด้วยลายเซ็น[ 2 ] [ 7 ] [ 15 ] [ 16 ]
- สำหรับN = 2n ;
- สำหรับN = 2n + 1
ค่าf iจะอยู่ในZสำหรับการแสดงแทนแบบธรรมดา และอยู่ใน ½ + Zสำหรับการแสดงแทนแบบสปิน ในความเป็นจริง ถ้าเมทริกซ์เชิงตั้งฉากUมีค่าลักษณะเฉพาะz i ±1สำหรับ 1 ≤ i ≤ nแล้ว ค่าลักษณะเฉพาะของการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้π f ที่สอดคล้องกัน จะกำหนดโดย
สำหรับN = 2n และโดย
สำหรับN = 2n + 1
กฎการแตกกิ่งจาก SO( N ) ไปยัง SO( N – 1) ระบุว่า[ 17 ]
สำหรับN = 2n + 1 และ
สำหรับN = 2n โดยที่ผลต่างf i − g iต้องเป็นจำนวนเต็ม
ฐาน Gelfand–Tsetlin
เนื่องจากกฎการแตกแขนงจากไปหรือไปมีความซ้ำซ้อนเท่ากับหนึ่ง พจน์ที่ไม่สามารถแยกย่อยได้ซึ่งสอดคล้องกับN ที่เล็กลงเรื่อยๆ จะสิ้นสุดลงในปริภูมิย่อยหนึ่งมิติในที่สุด ด้วยวิธีนี้GelfandและTsetlinจึงสามารถสร้างฐานของการแสดงแทนแบบแยกย่อยไม่ได้ใดๆ ของหรือที่ติดป้ายกำกับด้วยสายโซ่ของลายเซ็นที่สลับกัน เรียกว่ารูปแบบ Gelfand–Tsetlinสูตรที่ชัดเจนสำหรับการกระทำของพีชคณิต Lie บนฐาน Gelfand–Tsetlinได้รับการระบุไว้ในŽelobenko (1973)โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สำหรับฐาน Gelfand-Testlin ของการแสดงแทนแบบแยกย่อยไม่ได้ของที่มีมิติจะได้มาจาก ฮาร์มอนิ ก ทรงกลม เชิงซ้อน
สำหรับกลุ่มคลาสสิกที่เหลือการแตกแขนงจะไม่เป็นอิสระจากความซ้ำซ้อนอีกต่อไป ดังนั้นหากVและWเป็นตัวแทนที่ไม่สามารถลดทอนได้ของและปริภูมิของตัวเชื่อมสามารถมีมิติมากกว่าหนึ่ง ปรากฏว่าYangianซึ่งเป็นพีชคณิต Hopfที่แนะนำโดยLudwig Faddeevและผู้ร่วมงานทำหน้าที่อย่างไม่สามารถลดทอนได้ในปริภูมิความซ้ำซ้อนนี้ ซึ่งเป็นข้อเท็จจริงที่ทำให้Molev (2006)สามารถขยายการสร้างฐาน Gelfand–Tsetlin ไปยัง[ 18 ]
ทฤษฎีบทของคลิฟฟอร์ด
ในปี พ.ศ. 2480 Alfred H. Cliffordได้พิสูจน์ผลลัพธ์ต่อไปนี้เกี่ยวกับการจำกัดการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้มิติจำกัดจากกลุ่มGไปยังกลุ่มย่อยปกติN ที่มี ดัชนีจำกัด: [ 19 ]
ทฤษฎีบท . ให้π : G GL( n , K ) เป็นการแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้ โดยที่Kเป็นฟิลด์แล้วการจำกัดของπบนNจะแตกออกเป็นผลรวมโดยตรงของการแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้ของNที่มีมิติเท่ากัน การแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้ของN เหล่านี้ จะอยู่ในวงโคจรเดียวกันสำหรับการกระทำของGโดยการผันบนชั้นสมมูลของการแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้ของN โดยเฉพาะ อย่าง ยิ่ง จำนวนพจน์ที่แตกต่างกันจะไม่เกินดัชนีของNใน G
ยี่สิบปีต่อมาGeorge Mackeyพบผลลัพธ์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับข้อจำกัดของการแสดงแทนเอกภาพ ที่ไม่สามารถลดทอนได้ ของกลุ่มที่กระชับเฉพาะที่ไปยังกลุ่มย่อยปกติแบบปิดในสิ่งที่กลายเป็นที่รู้จักในชื่อ "เครื่องจักร Mackey" หรือ "การวิเคราะห์กลุ่มย่อยปกติของ Mackey" [ 20 ]
การตั้งค่าพีชคณิตนามธรรม
จากมุมมองของทฤษฎีหมวดหมู่การจำกัด (restriction) เป็นตัวอย่างหนึ่งของฟังก์ชันลืม (forgetful functor ) ฟังก์ชันนี้มีความแม่นยำ (exact ) และฟังก์ชันผกผันซ้าย (left adjoint functor) ของมัน เรียกว่าการเหนี่ยวนำ (induction ) ความสัมพันธ์ระหว่างการจำกัดและการเหนี่ยวนำในบริบทต่างๆ เรียกว่าการแลกเปลี่ยนแบบฟรอเบนิอุส (Frobenius reciprocity) เมื่อรวมกันแล้ว การดำเนินการของการเหนี่ยวนำและการจำกัดก่อให้เกิดชุดเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพสำหรับการวิเคราะห์การแทน (representation) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใดก็ตามที่การแทนมีคุณสมบัติของการลดทอนได้อย่างสมบูรณ์ (complete reducibility ) ตัวอย่างเช่น ในทฤษฎีการแทนของกลุ่มจำกัดเหนือฟิลด์ที่มีลักษณะเฉพาะเป็นศูนย์
การสรุปโดยทั่วไป
โครงสร้างที่ค่อนข้างชัดเจนนี้สามารถขยายออกไปได้หลายวิธีและอย่างมีนัยสำคัญ ตัวอย่างเช่น เราอาจใช้โฮโมมอร์ฟิซึมกลุ่มใดๆ φ จากHไปยังGแทนที่จะใช้แผนที่การรวมและกำหนดการแสดงแทนแบบจำกัดของHโดยการประกอบ
เราอาจนำแนวคิดนี้ไปประยุกต์ใช้กับหมวดหมู่อื่นๆ ในพีชคณิตนามธรรม ได้เช่นกัน เช่นพีชคณิตแบบเชื่อมโยงวงแหวนพีชคณิตลี พีชคณิตลีขั้นสูงพีชคณิตฮอปฟ์ เป็นต้น การแทนหรือโมดูลจะจำกัดอยู่เฉพาะวัตถุย่อย หรือผ่านทางโฮโมมอร์ฟิซึม
หมายเหตุ
- ^ Weyl 1946 , หน้า 159–160.
- ^ a b Weyl 1946
- ^ Želobenko 1973
- ^เฮลกาซอน 1978
- ^หัว 1963
- ↑เฮลกาสัน 1984 , หน้า 534–543
- ^ a b Goodman & Wallach 1998
- ^ a b Macdonald 1979
- ^เวย์ล 1946หน้า 218
- ^ Goodman & Wallach 1998 , หน้า 351–352, 365–370
- ^ลิตเติลวูด 1950
- ^ Weyl 1946 , หน้า 216–222
- ↑โคอิเคะและเทราดา 1987
- ^แมคโดนัลด์ 1979หน้า 46
- ^ลิตเติลวูด 1950หน้า 223–263
- ^เมอร์นาแกน 1938
- ^กู๊ดแมนและวอลลาช 1998 , หน้า 351
- ^ GI Olshanski ได้แสดงให้เห็นว่า Yangian ที่บิดเบี้ยว ซึ่งเป็นพีชคณิตย่อยของ Hopfทำหน้าที่ตามธรรมชาติบนพื้นที่ของตัวเชื่อมประสาน การแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้ตามธรรมชาติของมันสอดคล้องกับผลคูณเทนเซอร์ของการประกอบการประเมินจุดกับตัวแทนแบบไม่สามารถลดทอนได้ของ 2สิ่งเหล่านี้ขยายไปยัง Yangianและให้คำอธิบายเชิงทฤษฎีการแทนของรูปแบบผลคูณของสัมประสิทธิ์การแตกกิ่ง
- ↑ไวล์ 1946 , หน้า 159–160, 311
- ^ Mackey, George W. (1976), ทฤษฎีการแทนกลุ่มเอกภาพ , การบรรยายคณิตศาสตร์ที่ชิคาโก, ISBN 978-0-226-50052-2
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การเป็นตัวแทนที่จำกัด
ใน ทฤษฎีกลุ่ม การ จำกัด (restriction) สร้าง การแสดงแทน ของ กลุ่มย่อย โดยใช้การแสดงแทนที่ทราบแล้วของ กลุ่ม ทั้งหมด การจำกัดเป็นโครงสร้างพื้นฐานในทฤษฎีการแสดงแทนของกลุ่ม...
กฎการแตกกิ่งแบบคลาสสิก
กฎการแตกแขนงแบบคลาสสิก อธิบายถึงการจำกัด การแสดงแทนเชิงซ้อน ที่ไม่สามารถลดทอนได้ ( π , V ) ของ กลุ่มคลาสสิก G ไปยังกลุ่มย่อยคลาสสิก H กล่าวคือ ความหลากหลายที่การแสดงแทนที่ไม่สามารถลดทอนได้ ( σ , W ) ของ H ปรากฏใน π โดยอาศัยหลักการแลกเปลี่ยนแบบ Frobenius...
ฐาน Gelfand–Tsetlin
เนื่องจากกฎการแตกแขนงจากไปหรือไปมีความซ้ำซ้อนเท่ากับหนึ่ง พจน์ที่ไม่สามารถแยกย่อยได้ซึ่งสอดคล้องกับ N ที่เล็กลงเรื่อยๆ จะสิ้นสุดลงในปริภูมิย่อยหนึ่งมิติในที่สุด ด้วยวิธีนี้ Gelfand และ Tsetlin จึงสามารถสร้างฐานของการแสดงแทนแบบแยกย่อยไม่ได้ใดๆ...
ทฤษฎีบทของคลิฟฟอร์ด
ในปี พ.ศ. 2480 Alfred H. Clifford ได้พิสูจน์ผลลัพธ์ต่อไปนี้เกี่ยวกับการจำกัดการแสดงแทนแบบลดทอนไม่ได้มิติจำกัดจากกลุ่ม G ไปยังกลุ่มย่อยปกติ N ที่มี ดัชนี จำกัด: [ 19 ]