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¿Por qué categorías daga supuestamente captura la estructura de un espacio de Hilbert?

Una daga functor es un contravariante endofunctor $(\;)^\dagger$ satisfacción $X^\dagger = X$ sobre los objetos y el $f^{\dagger\dagger}$ en morfismos. Se supone que el modelo adjunto mapas en espacios de Hilbert, y, de hecho, la categoría de los espacios de Hilbert es un excelente ejemplo de una daga categoría.

Se afirma a menudo que, como en este artículo, de que la daga functor "sirve como un axiomatization del producto interior". Tengo la sensación de que hay algo sospechoso acerca de este argumento. El argumento estándar va de esta. Dados dos vectores $v, w \in \mathcal{H}$, definir las funciones de $f, g: \mathbb{C} \to \mathcal{H}$$f(z) = zv$$g(z) = zw$, y, a continuación, establezca $\left<v|w\right> := f^\dagger g$.

Ahora, aquí está lo que me molesta:

  • Esta es una definición que utiliza el conjunto subyacente de $\mathcal{H}$. No hay ninguna forma de repetición en una arbitraria de la daga de la categoría.
  • No hay ningún "builtin" garantizar que la define interior del producto en realidad es lineal en la segunda componente y antilinear en la primera. Necesito demostrar que a mano, usando la linealidad de la composición de morfismos y antilinearity de la daga functor, de nuevo una posible característica específica de los espacios de Hilbert.

En realidad, uno no puede decir "antilinear" mapa arbitrario de la daga de la categoría. La estructura adecuada es posiblemente la de un involutiva estructura monoidal. De ahí, uno puede axiomatise el concepto de la conjugado complejo espacio de Hilbert $\overline{\mathcal{H}}$ (el mismo grupo subyacente, pero el complejo conjugado de la multiplicación escalar) y, finalmente, definir un antilinear mapa de $f: \mathcal{H} \to \mathcal{H}$ a ser lineal en el mapa de $f: \mathcal{H} \to \overline{\mathcal{H}}$. Un producto interior, entonces sería un mapa de $\left<-|-\right>: \overline{\mathcal{H}} \otimes \mathcal{H} \to \mathbb{C}$. Pero todavía no está claro cómo podríamos utilizar una daga estructura de aquí para definir un mapa.

Así que mi pregunta finalmente es: ¿Qué es una categoría de forma de definir el producto interior de una daga estructura?

Está claro que algo más de estructura, por ejemplo un monoidal producto y, probablemente, también el ya mencionado involutiva de la estructura es necesario, entonces, en un sentido, la pregunta es qué extra estructura.

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Matt Dawdy Puntos 5479

$\mathbb{C}$ es sólo un determinado espacio de Hilbert, y un vector en $H$ es la misma cosa como una de morfismos $\mathbb{C} \to H$, así que usted puede hablar acerca de estos utilizando sólo la daga de la estructura de categorías de $\text{Hilb}$, junto con la distinguida objeto de $\mathbb{C}$. Una de las razones para distinguir $\mathbb{C}$ es que es la identidad para el producto tensor de espacios de Hilbert, el cual es un útil e importante extra estructura en $\text{Hilb}$, pero todo lo que usted necesita es $\mathbb{C}$ e esta definición se reproduce la costumbre interior de la estructura del producto en $\text{Hom}(\mathbb{C}, H)$.

No hay ningún "builtin" garantizar que la define interior del producto en realidad es lineal en la segunda componente y antilinear en la primera. Necesito demostrar que a mano, usando la linealidad de la composición de morfismos y antilinearity de la daga functor, de nuevo una posible característica específica de los espacios de Hilbert.

Esta es una característica, no un bug. Este resumen de la daga producto interior es mucho más general que el producto interior en espacios de Hilbert; por ejemplo, aplicado a cobordism categorías, se produce un "producto interior" en todos los colectores con la misma fijo límite de $M$ dado por el encolado de juntas a lo largo de la frontera común. La salida de este proceso es un colector (sin límite), pero ahora lo cool es que usted puede hacer para TQFTs que el respeto de esta estructura, el envío de colectores para espacios de Hilbert y cobordisms lineal de mapas entre ellos de una manera que respete la daga de estructuras, y de este resumen interior del producto se envía a la habitual espacio de Hilbert interior del producto.

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