Newton törvényeitől a Higgs-bozonig

A részecskefizika jelenlegi átfogó elmélete a Standard Modell, amely megjósol egy még fel nem fedezett részecskét, a Higgs-bozont. Ennél sokkal többet egy laikus nem nagyon érthet meg a Higgs-bozonról, mert bármilyen részletesebb magyarázathoz olyan matematikai fogalmak ismerete lenne szükséges, amelyeket a részecskefizikusokon és a matematikusokon kívül nemigen ismer senki. Pedig ezek a matematikai eszközök közismert talajon, a Newton-mechanikában, vagy a Maxwell-féle elektrodinamikában is alkalmazhatók. Próbáljuk meg itt bevezetni ezeket, hogy később, a Standard Modellben már jó ismerősként üdvözölhessük őket!

Figyelem!

A blog elköltözött a http://newtonhiggs.wordpress.com címre.

Kommentezni már csak ott lehet.

Tartalomjegyzék

Hivatkozások

[1] Charles Nash, Siddantha Sen: Topology and Geometry for Physicists Academic Press, 1983

[2] Michael Spivak: A comprehensive Introduction to Differential Geometry vol 1., Publish or Perish inc., Houston, Texas, 1999 (third edition)

Friss publikációk

Hozzászólások

3. A frizura és a Möbius-szalag

2008.01.31. 08:13 'n Quijote

Mint láttuk, a triviális fibrált nyalábok olyan valamik, amik Descartes-szorzatként értelmezhetők, ám maguk nem Descartes-szorzatok, vagyis ez az értelmezés nem egyértelmű, csak "féloldalasan" (a téridőt minden megfigyelő máshogy bontja fel az idő és a tér Descartes-szorzatára). Egy T ×  X Descartes szorzaton kétféle irányú "természetes projekció" van adva: A T-re való (t,x) → t, és az X-re való (t,x) → x projekció, míg a téridőn csak a (t,x) → t projekció van adva.

  A fibrált nyaláb más hasonlattal élve olyan, mint egy csinos hölgy frizurája. A teljes tér(E) maga a frizura, a bázistér (T) a fejbőr, a fibrum (X) pedig "a" hajszál. A Π projekció a frizura minden pontjához a fejbőrnek azt a pontját rendeli, ahonnan kinő az a hajszál, amelyik a frizura kiszemelt pontjában van. A fejbőr egy p pontjából kinövő konkrét hajszál a Π−1(p) halmaz. Ezt a p pont feletti fibrumnak is szokás nevezni.

 Visszatérve a téridőnkre, az 2-dimenziós esetben  olyasmi, mint egy vonalas füzet, amelyben egy irányban vannak vonalak, szemben egy kockás (négyzetrácsos) füzettel, amelyben két irányban. A hétköznapi szemléletünk szerint ugyan a vonalas füzetbe is egyértelműen berajzolhatnánk a függőleges vonalakat, de a példa csalóka, mert a füzetlapon önkéntelenül is az euklideszi geometriát alkalmazzuk, pontosabban az abban meglévő merőlegesség fogalmát, míg a newtoni téridő esetén ilyen merőlegesség-fogalom nincs. Pontosabban van, de megfigyelőfüggő, vagyis az nem a téridő, hanem a (téridő, megfigyelő)  párok tulajdonsága.

A nemtriviális fibrált nyalábok esetén még érthetőbb a dolog, hogy miért akarunk megszabadulni az egyik irányú vonalkázástól: mert azok esetében ez nem is lehetséges.

Vágjuk ki papírból a [0,2π] ×[-1,1]  téglalapot! Ennek papírcsíknak a baloldali széle a {0}×[-1,1], a jobboldali pedig a {2π} ×[-1,1] halmaz. Csináljunk a csíkunkból Möbius-szalagot úgy, hogy a két szélét megfordítva összeragasztjuk, vagyis a (0,x) pontot összeragasztjuk (matematikául: azonosítjuk) a (2π,-x) ponttal. A Möbius-szalagunk középvonala a [0,2π] × {0}  halmaz, amely egy zárt görbe, hiszen a (0,0) pontot azonosítottuk a (2π,0) ponttal. Tetszőleges más  [0,2π] ×{x}  görbe nem zárt, hiszen az (0,x) pontot nem az (2π,x), hanem a (2π,-x) ponttal azonosítottuk!

A Möbius-szalagunkra egyszerűen nem tudunk "szélességi köröket", rajzolni a  [0,2π] × {0} "egyenlítőn" kívül. Legalábbis, ha kritériumnak tekintjük azt, hogy ezek a görbék zártak és folytonosak  legyenek, ne metsszék az egyenlítőt, és pontosan egyszer érjék körbe a szalagot, vagyis a szalagot bárhol az egyenlítőre merőlegesen keresztülvágva a görbénket pontosan egyszer vágjuk el (a merőlegesség ugyan nem tartozéka a Möbius-szalagnak, de most az egyszerűség kedvéért vegyük hozzá).

A nyalábok nyelvén elmondva: a Möbius-szalagunk teljes tere (E) maga a szalag, bázistere (T) egy kör (képzelhetjük ezt a kört például a szalag középvonalának), fibruma (X) pedig a [-1,1] intervallum. A Π projekció a szalag tetszőleges pontjához az egyenlítő egy pontját rendeli hozzá. A másik irányban nincs ilyen projekció, mert nem egyértelmű, hogy egy (t,x) ponthoz x-et, vagy -x-et rendeljük-e hozzá.

A Möbius-szalagnak ez a tulajdonsága a matematikusok szemében azzal rokon, hogy a sündisznót nem lehet megfésülni. De erről már csak legközelebb.

 

8 komment

süti beállítások módosítása