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Los generadores en la definición del Álgebra de Grassmann

La definición del álgebra de Grassmann sobre $\mathbb{R}$ con $L$ generadores es (del libro de Rogers sobre Supermanifolds)

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Mi problema con esto: nunca se dice qué son estos generadores. ¿Existen siquiera? Por ejemplo, cuando definimos las operaciones para los elementos de $\mathbb{N}$ Por ejemplo, estamos en una base sólida, ya que los números naturales se pueden definir mediante conjuntos, de tal manera que su existencia está asegurada (si se aceptan los axiomas de la teoría de conjuntos, por supuesto). En este caso, estamos describiendo cómo funciona la multiplicación de generadores, pero no hemos definido los generadores en absoluto.

Tal vez mi pregunta no sea una pregunta, pero me está dejando perplejo.

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Zhuoran He Puntos 251

Un ejemplo similar al álgebra de Grassmann es el polinomio. En el álgebra abstracta, los polinomios de un símbolo $x$ (o variable ficticia) sobre un campo (por ejemplo $\mathbb{R}$ o $\mathbb{C}$ ) forman una estructura de anillo. Véase, por ejemplo,

https://en.wikipedia.org/wiki/Polynomial_ring

En el anillo de polinomios, los polinomios no se entienden como funciones de $x$ pero las expresiones. La variable $x$ en un polinomio, por ejemplo, $1-2x+x^3$ no se entiende como un número, sino sólo como un símbolo. La insistencia en este punto no parece tan necesaria en el caso de los polinomios, ya que sí se obtiene un número del polinomio cuando se introduce un número en $x$ . Pero esta comprensión "simbólica" de los polinomios ayuda a generalizar su concepto a las series de potencias formales. Véase, por ejemplo,

https://en.wikipedia.org/wiki/Formal_power_series

La serie infinita del símbolo $x$ es sólo una expresión. Esto ahorra la preocupación de los problemas de convergencia. Se puede escribir, por ejemplo $1+x+2!x^2+\cdots+n!x^n+\cdots$ como una serie de potencia formal sin ningún problema, aunque el radio de convergencia de la serie infinita es $0$ lo que significa que la serie infinita no está bien definida para todo $\,x\neq 0\,$ cuando se entiende como una función. Por supuesto, tiene que haber reglas más estrictas sobre cómo manipular estas expresiones formales para que el resultado esté siempre bien definido.

Es una pequeña digresión hablar de las series de potencia formales. Pero la visión simbólica de la variable $x$ en polinomios nos ayuda a entender el álgebra de Grassmann. Antes, pensemos en un anillo de polinomios de dos símbolos $x$ y $y$ . Aunque no sepamos qué $x$ y $y$ representan, asumimos $xy=yx$ para hacer frente a multiplicaciones como $(x+y)(x-y)=x^2-y^2$ . De lo contrario, el $xy$ plazo y $yx$ no se cancelan. Incluso para un símbolo $x$ tenemos que suponer que $xx^2=x^2x=x^3$ . Si la multiplicación del símbolo no es asociativa, un polinomio de $x$ tampoco está bien definido.

A diferencia de un anillo polinómico multivariante, el álgebra de Grassmann hace una suposición diferente de cómo la multiplicación entre los símbolos $x$ y $y$ funciona. En lugar de asumir $xy=yx$ la multiplicación entre símbolos (o generadores) del álgebra de Grassmann anticonmuta, es decir, $xy=-yx$ . No sólo eso, un símbolo también se anticonmuta consigo mismo, es decir, $x^2=-x^2=0$ . Así que el objeto más general de un álgebra de Grassmann con $2$ símbolos $x$ y $y$ viene dada por la expresión

$$a+bx+cy+dxy,$$

donde $a,b,c,d$ son números del campo sobre el que se define el álgebra de Grassmann. Pueden ser números reales, complejos, etc. Los símbolos $x$ y $y$ no pertenecen a estos campos. Son sólo los símbolos. Así que las multiplicaciones entre los coeficientes $a,b,c,d$ conmutan como los números reales o complejos normales, mientras que las mutaciones entre los símbolos $xy=-yx$ anti-camino. Una multiplicación de dos objetos en el álgebra de Grassmann viene dada por \begin{align} &(a_1+b_1x+c_1y+d_1xy)(a_2+b_2x+c_2y+d_2xy)\\ =a_1a_2+(a_1&b_2+a_2b_1)x+(a_1c_2+a_2c_1)y+(b_1c_2-b_2c_1+a_1d_2+a_2d_1)xy. \end{align} También podemos tener un álgebra de Grassmann sobre campos de cuaterniones. Entonces los coeficientes $\,a,b,c,d\,$ en general no se desplazan. Un paso a la vez.

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rschwieb Puntos 60669

Normalmente se proponen dos construcciones para explicar las álgebras de Grassman (y también las álgebras de Clifford, que son similares).

Una de ellas es la versión "ascendente", en la que simplemente se afirma que existen estos símbolos que se multiplican con tales y tales reglas, y el objeto que forman se llama álgebra de Grassman. En realidad no hay nada malo en esto, y es bastante sencillo, pero hace que algunos estudiantes se sientan incómodos (creo que percibo un poco de esto en el texto de tu post).

La explicación "de arriba abajo" tiene otro enfoque. Para un campo $k$ , toma el álgebra libre en $n$ indetermina $R=k\langle x_1,x_2\ldots, x_n\rangle$ genera un ideal $I$ que contiene las relaciones que se quieren mantener para el álgebra de Grassman, y luego $R/I$ es el álgebra de Grassman, porque satisface todas las reglas que querías en el enfoque descendente.

Algunos estudiantes prefieren esta última ya que es fácil imaginar que existen álgebras libres (ya que son como anillos polinómicos con indeterminados que no conmutan) y entonces el cociente es algo concreto.

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