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最关键的一步来了。
肖宿动手,把SU(3)的根系图重新画了一遍,这一次他没有把根矢量分开画,而是把它们全部放在了同一个复平面上,然后用外尔群的对称性把八个生成元分成了三组。
外尔群是根系的一个对称群,它描述了根系在反射变换下的不变性。
对于SU(3)来说,外尔群是六阶的二面体群,它可以把八个生成元分成三个轨道,每个轨道内的生成元在曲率正则化的作用下彼此等价。
三组,不是八个。
这就意味着正则化的自由度从八个降到了三个。
而在商掉外尔群等价类之后,这三个自由度中还有一个是零模,对应的是那个根矢量和为零的约束。
零模可以进一步商掉,剩下的就只有两个独立的自由度了。
一个SU(3)规范场,八个生成元,最后在商空间上只剩下两个独立的曲率正则化模式。
两个。
计算复杂度从O(83)降到O(23),从五百一十二步降到八步。
这已经不仅仅是简化了,而是本质上的降维。
他用这个降维之后的框架重新推导能量泛函的极小值条件,只用了不到一页纸。
在商空间上,能量泛函是一个严格凸的函数,它的极小值条件由一个简洁的变分不等式给出,而这个变分不等式的左边恰好是质量间隙的下界估计,右边是禁闭标度的几何不变量,一个由和乐群的拓扑结构直接决定的常数,它的数值可以通过谱分解定理精确计算出来。
中间那条不等式,就是质量间隙存在的充分条件。
这个充分条件在降维之后的框架下,几乎是不证自明的。
因为商空间上的能量泛函是严格凸的,它的极小值天然大于零,而极小值大于零就意味着质量间隙存在。
不需要任何近似。
不需要任何截断。
不需要任何数值模拟。
存在性,已经被几何结构本身所保证了。
肖宿放下笔。
他看着纸上那两页简洁到近乎优美的推导,从SU(3)根系的外尔群对称性到商空间的降维构造,从严格凸能量泛函到极小值条件,整个逻辑链条清清爽爽,像一条没有任何弯绕的直线。
这才是它应该有的样子。
他把之前文档里那十几页关于上同调障碍处理、交叉项消除、微扰补偿的内容全部选中,按下了删除键。
光标在空白的文档末尾闪了一下,他开始重新梳理这一段推论。
从格罗滕迪克概形的模空间定义写起,到和乐群自由作用的证明,到商空间上加权度量的构造,再到外尔群降维的推导,最后到曲率正则化定理的非交换推广和极小值条件的严格证明。
一路写下来,“哒哒哒”的打字声几乎没有停顿过。
那些之前需要好几页才能推完的步骤,现在只需要几行简洁的推导就还能完成。
那些之前需要用复杂交叉项才能处理的耦合,现在在外尔群降维之后自动就分离了。