Jump to content

Магический квадрат Фрейденталя

А\Б
А 1
AА2
С 3
FF4
AА2
А2 х А2
AА5
EЕ6
С 3
AА5
Д 6
E 7
FF4
EЕ6
E 7
E8

В математике ( магический квадрат Фрейденталя или магический квадрат Фрейденталя-Титса ) — это конструкция, связывающая несколько алгебр Ли (и связанные с ними группы Ли ). Он назван в честь Ганса Фройденталя и Жака Титса , независимо развивших эту идею. Он сопоставляет алгебру Ли с парой тел A , B. алгебр Полученные алгебры Ли имеют диаграммы Дынкина согласно таблице справа. «Магия» магического квадрата Фрейденталя состоит в том, что построенная алгебра Ли симметрична относительно A и B , несмотря на то, что исходная конструкция не является симметричной, хотя симметричный метод Винберга дает симметричную конструкцию.

Магический квадрат Фрейденталя включает в себя все исключительные группы Ли, G2 , кроме и обеспечивает один из возможных подходов к обоснованию утверждения, что «все исключительные группы Ли существуют благодаря октонионам » : G2 сама по себе является группой автоморфизмов октонионов. (кроме того, она во многом похожа на классическую группу Ли , поскольку является стабилизатором общей 3-формы в 7-мерном векторном пространстве - см. Предоднородное векторное пространство ).

Конструкции

[ редактировать ]

Смотрите историю для контекста и мотивации. Первоначально они были созданы примерно в 1958 году Фрейденталем и Титсом, а в последующие годы появились более элегантные формулировки. [1]

Подход сисек

[ редактировать ]

Подход Титса, открытый примерно в 1958 году и опубликованный в ( Tits 1966 ), заключается в следующем.

С любой нормированной вещественной алгеброй с делением A (т. е. R, C, H или O) связана йордановая алгебра J 3 ( A ) из 3 × 3 A -эрмитовых матриц . Для любой пары ( A , B ) таких алгебр с делением можно определить алгебру Ли

где обозначает алгебру Ли дифференцирований алгебры, а индекс 0 обозначает бесследовую часть. Алгебра Ли L имеет как подалгебра, и это естественным образом действует на . Скобка Лия на (которая не является подалгеброй) неочевидна, но Титс показал, как ее можно определить, и что она дает следующую таблицу компактных алгебр Ли .

Б Р С ЧАС ТО
А ( А/Б) 0 0
Р 0
С 0
ЧАС
ТО

По построению строка таблицы с A = R дает , и аналогично наоборот.

Симметричный метод Винберга

[ редактировать ]

«Магия» магического квадрата Фрейденталя состоит в том, что построенная алгебра Ли симметрична A и B. относительно Это не очевидно из конструкции Титса. Эрнест Винберг дал явно симметричную конструкцию в ( Винберг, 1966 ). Вместо использования йордановой алгебры он использует алгебру косоэрмитовых матриц без следов с элементами из A B , обозначаемую . Винберг определяет структуру алгебры Ли на

Когда A и B не имеют дифференцирований (т. е. R или C ), это просто скобка Ли (коммутатор) на . При наличии дифференцирований они образуют подалгебру, естественно действующую на как в конструкции Титса, и бесследовая коммутаторная скобка на модифицируется выражением со значениями в .

Триальность

[ редактировать ]

Более поздняя конструкция, созданная Пьером Рамоном ( Ramond 1976 ) и Брюсом Эллисоном ( Allison 1978 ) и разработанная Крисом Бартоном и Энтони Садбери , использует триальность в форме, разработанной Джоном Фрэнком Адамсом ; это было представлено в ( Barton & Sudbery 2000 ) и в упрощенной форме в ( Barton & Sudbery 2003 ). В то время как конструкция Винберга основана на группах автоморфизмов тела A (точнее, их алгебр Ли дифференцирований), Бартон и Садбери используют группу автоморфизмов соответствующей тройственности. Тройственность — это трилинейная карта.

получается путем взятия трех копий алгебры с делением A и использования скалярного произведения на A для дуализации умножения. Группа автоморфизмов — это подгруппа SO( A 1 ) × SO ( A 2 ) × SO ( A 3 ), сохраняющая это трилинейное отображение. Его обозначают Три( А ). В следующей таблице ее алгебра Ли сравнивается с алгеброй Ли дифференцирований.

А : Р С ЧАС ТО
0 0
0

Затем Бартон и Садбери отождествляют алгебру Ли магического квадрата, соответствующую ( A , B ), со структурой алгебры Ли в векторном пространстве.

Скобка Ли совместима с градуировкой Z 2 × Z 2 , с tri ( A ) и tri ( B ) в степени (0,0) и тремя копиями A B в степенях (0,1), (1 ,0) и (1,1). Скобка сохраняет tri ( A ) и tri ( B ), и они естественным образом действуют на три копии A B , как и в других конструкциях, но скобки между этими тремя копиями более ограничены.

Например, когда A и B являются октонионами, тройственность соответствует Spin(8), двойному покрытию SO(8), а описание Бартона-Садбери дает

где V, S + и S — три 8-мерных представления (фундаментальное представление и два спиновых представления ), а объекты со шляпой представляют собой изоморфную копию.

Что касается одной из градуировок Z 2 , первые три слагаемых в совокупности дают а последние два вместе образуют одно из его спиновых представлений Δ + 128 (верхний индекс обозначает размерность). Это хорошо известное разложение E8 . симметричное

Конструкция Бартона-Садбери распространяет это на другие алгебры Ли в магическом квадрате. В частности, для исключительных алгебр Ли в последней строке (или столбце) симметрическими разложениями являются:

Обобщения

[ редактировать ]

Сплит-композиционные алгебры

[ редактировать ]

В дополнение к нормированным алгебрам с делением существуют другие композиционные алгебры над R , а именно расщепленные комплексные числа , расщепленные кватернионы и расщепленные октонионы . Если использовать их вместо комплексных чисел, кватернионов и октонионов, можно получить следующий вариант магического квадрата (где разделенные версии алгебр с делением обозначаются штрихом).

А\Б Р С' ЧАС' Т'
Р
С'
ЧАС'
Т'

Здесь все алгебры Ли представляют собой расщепленную вещественную форму, за исключением so 3 , но изменение знака в определении скобки Ли может быть использовано для получения расщепленной формы so 2,1 . В частности, для исключительных алгебр Ли максимальными компактными подалгебрами являются следующие:

Разделенная форма
Максимально компактный

Несимметричную версию магического квадрата можно также получить, комбинируя расщепляемые алгебры с обычными алгебрами с делением. Согласно Бартону и Садбери, результирующая таблица алгебр Ли выглядит следующим образом.

А\Б Р С ЧАС ТО
Р
С'
ЧАС'
Т'

Появляющиеся здесь вещественные исключительные алгебры Ли снова могут быть описаны их максимальными компактными подалгебрами.

Алгебра Ли
Максимально компактный

Произвольные поля

[ редактировать ]

Расщепляемые формы композиционных алгебр и алгебр Ли можно определить над любым полем K . Это дает следующий магический квадрат.

Здесь возникает некоторая двусмысленность, если K не является алгебраически замкнутым. В случае K = C это комплексификация магических квадратов Фрейденталя для R, обсуждавшаяся до сих пор.

Более общие йордановые алгебры

[ редактировать ]

Обсуждаемые до сих пор квадраты связаны с йордановыми алгебрами J 3 ( A ), где A — алгебра с делением. Существуют также йордановые алгебры J n ( A ) для любого натурального числа n , если A ассоциативна. Они дают расщепленные формы (над любым полем K ) и компактные формы (над R ) обобщенных магических квадратов.

При n = 2 J 2 ( O ) также является йордановой алгеброй. В компактном случае (над R ) это дает магический квадрат ортогональных алгебр Ли.

А\Б Р С ЧАС ТО
Р
С
ЧАС
ТО

Последняя строка и столбец здесь представляют собой часть ортогональной алгебры алгебры изотропии в симметричном разложении исключительных алгебр Ли, упомянутых ранее.

Эти конструкции тесно связаны с эрмитовыми симметрическими пространствами – ср. предоднородные векторные пространства .

Симметричные пространства

[ редактировать ]

Римановы симметрические пространства , как компактные, так и некомпактные, могут быть классифицированы единообразно с использованием конструкции магического квадрата в ( Huang & Leung 2010 ). Неприводимые компактные симметрические пространства с точностью до конечных накрытий представляют собой либо компактную простую группу Ли, либо грассманиан, либо лагранжев грассманиан , либо двойной лагранжев грассманиан подпространств для нормированных тел A и B . Аналогичная конструкция дает неприводимые некомпактные симметрические пространства.

Проективные плоскости Розенфельда

[ редактировать ]

После Рут Муфанг открытия в 1933 году проективной плоскости Кэли или «октонионной проективной плоскости» P 2 ( O ), чьей группой симметрии является исключительная группа Ли F 4 , и зная, что G 2 предположил является группой автоморфизмов октонионов, Розенфельд (1956) , что оставшиеся исключительные группы Ли E 6 , E 7 , и E8 — группы изоморфизмов проективных плоскостей над некоторыми алгебрами над октонионами: [1]

  • тот биоктонионы , C O ,
  • тот кватероктонионы , ЧАС О ,
  • тот октооктонионы , О О .

Это предложение привлекательно, поскольку существуют некоторые исключительные компактные римановы симметрические пространства с желаемыми группами симметрии, размерность которых совпадает с размерностью предполагаемых проективных плоскостей (dim( P 2 ( K K ′)) = 2 dim( K )dim( K ′)), и это дало бы равномерную конструкцию исключительных групп Ли как симметрий естественных объектов (т. е. без априорного знания исключительных групп Ли группы). Римановы симметрические пространства были классифицированы Картаном в 1926 г. (в дальнейшем используются метки Картана); Подробности см. в классификации , а соответствующие пробелы:

  • октонионная проективная плоскость – FII, размерность 16 = 2×8, F 4 симметрия , проективная плоскость Кэли P 2 ( О ),
  • биоктонионная проективная плоскость – EIII, размерность 32 = 2×2×8, симметрия E6 , комплексифицированная проективная плоскость Кэли, P 2 ( С О ),
  • " кватероктонионная проективная плоскость " [2] – EVI, dimension 64 = 2 × 4 × 8, E 7 symmetry, P 2 ( ЧАС О ),
  • " октооктонионная проективная плоскость " [3] – EVIII, размерность 128 = 2×8×8, E 8 симметрия , P 2 ( О О ).

Трудность с этим предложением состоит в том, что, хотя октонионы являются алгеброй с делением и, следовательно, над ними определена проективная плоскость, биооктонионы, кватероктонионы и октооктонионы не являются алгебрами с делением, и поэтому обычное определение проективной плоскости не работает. Эту проблему можно решить для биооктонионов, при этом результирующая проективная плоскость представляет собой комплексифицированную плоскость Кэли, но конструкции не работают для кватероктонионов и октооктонионов, и рассматриваемые пространства не подчиняются обычным аксиомам проективных плоскостей: [1] отсюда и кавычки о «(предполагаемой) проективной плоскости». Однако касательное пространство в каждой точке этих пространств можно отождествить с плоскостью ( H O ) 2 , или ( О О ) 2 дальнейшее подтверждение интуитивного предположения, что это форма обобщенной проективной плоскости. [2] [3] Соответственно, полученные пространства иногда называют проективными плоскостями Розенфельда и обозначают так, как если бы они были проективными плоскостями. В более широком смысле, эти компактные формы представляют собой эллиптические проективные плоскости Розенфельда , а двойственные некомпактные формы — это гиперболические проективные плоскости Розенфельда . Более современное изложение идей Розенфельда находится в ( Розенфельд 1997 ), а краткое примечание об этих «плоскостях» — в ( Бессе 1987 , стр. 313–316). [4]

Пространства могут быть построены с использованием теории зданий Титса, которая позволяет построить геометрию с любой заданной алгебраической группой как симметрии, но для этого необходимо начинать с групп Ли и строить геометрию на их основе, а не строить геометрию независимо от знание групп Ли. [1]

Магический квадрат

[ редактировать ]

А на уровне многообразий и групп Ли построение проективной плоскости P 2 ( K K ′) двух нормированных алгебр с делением не работает, соответствующая конструкция на уровне алгебр Ли работает . То есть, если разложить алгебру Ли бесконечно малых изометрий проективной плоскости P 2 ( K ) и применяет тот же анализ к P 2 ( K K ′), можно использовать это разложение, которое справедливо, когда P 2 ( K K ′) фактически может быть определен как проективная плоскость, как определение «алгебры Ли магического квадрата» M ( K , K ′). Это определение чисто алгебраическое и справедливо даже без предположения существования соответствующего геометрического пространства. Это было сделано независимо примерно в 1958 году в ( Tits 1966 ) и Фрейденталем в серии из 11 статей, начиная с ( Freudenthal 1954a ) и заканчивая ( Freudenthal 1963 ), хотя изложенная здесь упрощенная конструкция принадлежит ( Vinberg 1966 ). [1]

См. также

[ редактировать ]

Примечания

[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: d7e11abaf38f4c8a5d830ba6fd0d2898__1715797800
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/d7/98/d7e11abaf38f4c8a5d830ba6fd0d2898.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Freudenthal magic square - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)