sciEncE

[알림판목록 I] [알림판목록 II] [글목록][이 전][다 음]
[ sciEncE ] in KIDS
글 쓴 이(By): guest (무식한사람) <adsl-seongbook-2> 
날 짜 (Date): 2000년 9월 19일 화요일 오전 12시 45분 53초
제 목(Title): Re: Question! Physics!


OK, here is a "high schooler's version" of the same story.

Now, pick, as a manifold M, a disk (strictly speaking, this is a 
manifold with a boundary) lying on the z=0 plane in 3 dimensions.  
At each interior point of the disk, place a fiber (or a straw) parallel
to the z-axis.  This is a simple example of fiber bundles (imagine
a bundle of straws).   Assume, for the sake of arguments even if 
it's unrealistic, that the length of each straw is infinite.

Then, an example of a gauge transformation is to move each
fiber (or each straw) upward or downward.  You can move each 
of them by an arbitrary amount (stupid physicists call this "local gauge 
transformation", unlike we, the mathematicians).  Now after this 
transformation, you notice that the bundle looks exactly the same 
as before; in other words, it's "gauge-invariant".  

In this example, the bundle is the bundle of straws, a base manifold
(with a boundary) is the disk, a fiber is a straw placed at each point 
of the disk interior,  the structure group is the translation group along 
the z-axis,  a bundle automorphism is an act of moving each straw 
up and down (it's an automorphism when the geometry of the whole 
bundle doesn't change), and the cross section s encodes how 
much each straw moved up or down.



Going to a non-trivial example, imagine a four dimensional space-time
we are living in.  Now at each point of the space-time, place a 
four dimensional vector (now we're talking about a vector bundle).
Now one decides to "see" only the x and y components of each vector.
Upon this agreement, the rotation of each vector along the "circle" (whose
center is located at the point where we placed the vector) parallel to 
the (t,z) plane does not change the whole bundle geometry.   Now the
gauge transformation in this context is the aforementioned rotation 
of each vector by an arbitrary amount, or in other words, the gauge 
transformations form an abelian (or U(1)) group.  This construction, 
in the end, corresponds to an "over-simplified" version of the U(1) gauge 
theory (or Maxwell's electromagnetism).   

A generalization of substantial mathematical importance (and physical
importance too, according to physicists) is to change the structure
group (z-translations or circle rotations in the above) to a nonabelian
Lie group (like SU(n), corresponding to a nonabelian gauge theory,
or the Yang-Mills theory).  This can be used to prove that there are fake
R^4s, which are homeomorphic to R^4 but not diffeomorphic to R^4 !!!

p.s.  hope to see you next time for the explanation of the "moduli space"...
"Anything" can be explained in a simple manner, but typing those things
take lots of time.


[알림판목록 I] [알림판목록 II] [글 목록][이 전][다 음]
키 즈 는 열 린 사 람 들 의 모 임 입 니 다.