自旋的维度是几
补充一下原回答。
【自旋的维度是几】 也许一个问题是:“为什么是
?”,毕竟原回答是直接从天上掉下来这么个群,似乎没有什么道理。
与其说“自旋”,倒不如说“角动量”。自然地,角动量是旋转对称性——即
-对称性,在三维的时候——对应的守恒量(或者说,荷?),因此自然地会考虑具有
-对称性的量子力学系统。
通常来说,会考虑直接在这个希尔伯特空间
上的酉表示,这是一个自然的想法。但是事情并没有这么简单,因为“对称性”可以仅仅要求我的变换保持内积(概率振幅?),并且实际上我的量子态不是
中的(单位)向量,而应该是一维子空间,所以
并不一定是酉表示,也可以是 anti-unitary 的(反酉表示?),这是 Wigner 定理所保证的。不过通常也只在时间反演对称性的时候关心 anti-unitary,我没有在别的地方见过,所以通常我也只考虑酉的。并不一定是个线性表示,完全可以是投影表示,毕竟真正的态空间是希尔伯特空间的射影化
——虽然只有这个处理起来不大方便。也可以参见上一条的链接。
所以会希望考虑
的投影酉表示。然而这样的表示其实都来自于
的线性酉表示,比如可以看维基百科和相关的链接。当然了,线性的最方便,所以就一直考虑
了。
原回答:
首先一个问题是“自旋是什么”。大概每个人看到“自旋”心里面想的东西是不一样的,通常我会把它理解为“
的不可约表示”,至少在大部分量子力学问题里面这样看似乎没什么问题。
关于
的表示,大概需要了解:
Theorem. 对任意正整数
,存在一个
的
维不可约(复)表示,并且它的所有不可约表示都长成这样。
比如一维的时候就是平凡表示,二维的时候就是
作为矩阵群在
上的表示,三维的时候就是先投射
再在
上的表示。也可以用二元的齐次多项式来统一描述这些表示。
但按照通常的惯例,我们用整数或半整数
来标记它们,这样的表示就可以叫做“自旋-
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