Grupa obrotów: Różnice pomiędzy wersjami

[wersja przejrzana][wersja przejrzana]
Usunięta treść Dodana treść
Redakcja treści - korekta.
Ujednolicenie symboli, uściślenia.
Linia 20:
 
== Grupa obrotów SO(3) ==
W [[przestrzeń euklidesowa|przestrzeni euklidesowej]] 3-wymiarowej mamy grupę obrotów <math>SO(3)</math>, która jest podgrupą grupy <math>O(3)</math>.
 
Grupa obrotów <math>SO(3)</math> jest '''grupą ciągłą,''' tzn.. Elementwszystkie elementy <math>R</math> grupy SO(3) możnaokreślone parametryzowaćza wpomocą sposób ciągły przez trzy parametry3 wektorparametrów <math>\alphaz_1,</math> oś obrotu <math>\omega</math> i kąt obrotu ψ (przy czym <math>\alpha^i=\omega^i \psiz_2,z_3</math> <math>\omega^1=\sin(\theta) \sin(\phi),</math> <math>\omega^2=\sin(\theta) \cos(\phi),</math> <math>\omega^3=\cos(\theta)</math>), tj.
 
: <math>R=exp\,[\,{i\sum_{a=1}^3 T^a \,\alpha^az_a}\,],</math>
 
gdzie trzy macierze <math>T^a</math> – zwane '''generatorami grupy obrotów''' – mają postać:
Linia 31 ⟶ 32:
: <math>[ T^a, T^b ] =i \sum_c \epsilon_{a b c}T^c,</math>
 
gdzie <math>\epsilon_{a b c}</math> oznacza tzw. [[Symbol Leviego-Civity|'''symbol''' '''antysymetryczny''']]:
*<math>\epsilon_{a b c}=+1,</math> gdy liczby ''abc'' są parzystą [[permutacja|permutacją]] liczb 123,
*<math>\epsilon_{a b c}=-1</math>, gdy liczby ''abc'' są nieparzystą permutacją liczb 123,
*<math>\epsilon_{a b c}=\,\,\,\,0</math>, gdy dwie lub trzy liczby ''a, b, c'' są takie same.
 
Uwzględniając powyższe wartości otrzyma się:
Z powyższego wzoru mamy:
 
:<math>[ T^1, T^2 ] =i \,T^3,</math>
:<math>[ T^2, T^3 ] =i \,T^1,</math>
:<math>[ T^3, T^1 ] =i \,T^2.</math>
 
:
Uwaga: Grupa <math>SO(3)</math> jest ciągła, gdyż parametry <math>z_1,z_2,z_3</math> należą do zbioru spójnego <math>\Omega\subseteq R^3</math>, przy czym
 
:<math>z^a=\omega^a \psi,</math>
 
gdzie:
 
:<math>\omega^1=\sin\theta \sin\phi,</math> <math>\omega^2=\sin\theta \cos\phi,</math> <math>\omega^3=\cos\theta</math>
:- współrzędne kartezjańskie wektora jednostkowego, skierowanego wzdłuż osi obrotu,
:<math>\psi\,</math>- kąt obrotu wokół tej osi.
:oraz
:<math>\theta\,\in(0, 2\pi), \phi\in(0, 2\pi)</math>, <math>\psi\,\in(0, 2\pi)</math>.
 
== Algebra Liego grupy SO(n) ==
Generatory grupy <math>SO(n)</math> rozpinają [[Algebra Liego|algebrę Liego]] <math>so(n)</math> z nawiasem Liego zadanym przez [[Komutator (matematyka)|komutator]]
 
:<math>[A,B] =A B - B A</math>.
 
== Grupy obrotu a operatory mechaniki kwantowej ==
('''1''') Bardzo podobne reguły komutacyjne jak generatory grupy obrotu <math>SO(3) </math>spełnia [[Moment pędu#W mechanice kwantowej|operator momentu pędu]] [[mechanika kwantowa|mechaniki kwantowej]] (z dokładnością do [[stała Plancka|stałej Plancka]] <math>\hbar</math>)
 
:<math>\hat{L}=[L_x,L_y,L_z]</math>
Linia 57 ⟶ 69:
:<math>[ L_x, L_y ] =i\hbar \,L_z\ne 0,</math>itd
 
Macierze odpowiadające składowym tego operatora tworzą [[reprezentacja grupy|reprezentację]] algebry <math>so(3)</math> w przestrzeni [[funkcja całkowalna|funkcji całkowalnych]] z kwadratem <math>L^2.</math> Pomiary pokazały, że nie da się jednocześnie zmierzyć wszystkich 3 składowych [[moment pędu|momentu pędu]] ([[zasada nieoznaczoności]] pomiaru momentu pędu układu kwantowego) - faktowi temu odpowiada w opisie mechaniki kwantowej fakt teoretyczny: komutator dwóch dowolnych składowych tego operatora jest niezerowy.
 
('''2''') Identyczne reguły komutacyjne spełnia też [[Spin (fizyka)|operator spinu]]. Dlatego także nie jest możliwy jednoczesny pomiaru wszystkich składowych spinu.