Научная статья на тему 'Симметрии уравнения Клейна-Фока во внешнем электромагнитном поле'

Симметрии уравнения Клейна-Фока во внешнем электромагнитном поле Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
107
27
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Область наук
Ключевые слова
УРАВНЕНИЕ КЛЕЙНА-ФОКА / ОПЕРАТОР СИММЕТРИИ / ГРУППА ЛИ / АЛГЕБРА ЛИ / KLEIN-FOCK EQUATION / SYMMETRY OPERATOR / LIE GROUP / LIE ALGEBRA

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Магазев Алексей Анатольевич

Исследуется структура алгебры операторов симметрии для уравнения Клейна-Фока на псевдоримановых многообразиях с движениями в присутствии внешнего электромагнитного поля. Показано, что в случае инвариантного тензора электромагнитного поля указанная алгебра представляет собой одномерное центральное расширение алгебры Ли исходной группы движений. Рассмотрено несколько нетривиальных примеров.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Symmetry of the Klein-Fock equation in external electromagnetic field

The algebraic structure of symmetry operators for Klein-Fock equation on non-Riemannian manifolds with movements in the presence of an external electromagnetic field is investigated in the article. It is shown, that in case of electromagnetic field tensor to be invariant, the resulting algebra represents the one-dimensional central expansion of algebra of initial group of motions. Several non-trivial examples are considered.

Текст научной работы на тему «Симметрии уравнения Клейна-Фока во внешнем электромагнитном поле»

4. Боресков, Г. К. Гетерогенный катализ / Г. К. Боресков. — Москва : Наука, 1986. — 304с.

5. Горбань, А. Н. Очерки о химической релаксации / А. Н. Горбань, В. И. Быков, Г. С. Яблонский. — Новосибирск : Наука, 1986. — 320 с.

6. Bykov V.I., Yablonskii G.S., Kuznetzova T.V. Simple catalytic mechanism permitting a multiplicity of catalyst steady states. //Reacting Kinetic and Catalysis Letters. 1979. V.10, № 4. P. 307—310.

7. Яблонский, Г. С. Кинетика модельных реакций гетерогенного катализа / Г. С. Яблонский, В. И. Быков, В. И. Елохин. — Новосибирск : Наука, 1984. — 250 с.

8. Мышлявцев, А. В. Диаграммы кратности для механизма Ленгмюра-Хиншельвуда в условиях неидеальности адсорбционного слоя. Необратимая адсорбция / А. В. Мышлявцев, М. Д. Мышлявцева // Омский научный вестник. — 2005. — № 2(31). - С. 85-90.

9. Мышлявцев, А. В. Неидеальность адсорбционного слоя и автоколебания в механизме Ленгмюра-Хиншельвуда. Необратимая адсорбция / А. В. Мышлявцев, М. Д. Мышлявцева // Омский научный вестник. — 2006. — № 1(34). — С. 57-60.

10. Мышлявцев, А В. Латеральные взаимодействия в адсорбционном слое и критические явления в реакции, протекающей по механизму Ленгмюра-Хиншельвуда / А. В. Мышлявцев, М. Д. Мышлявцева // Кинетика и катализ. — 2007. — Т. 48, № 4. — С. 576 — 585.

11. Мышлявцев, А. В. Сравнительный анализ влияния типа решетки на область множественности в механизме Ленгмюра-Хиншельвуда в условиях неидеальности адсорбционного слоя / А В. Мышлявцев, М. Д. Мышлявцева // Известия вузов. Химия и химическая технология. — 2007. — Т. 50, № 11. — С. 104 — 109.

12. Myshlyavtsev A.V., Zhdanov V.P. The effect of nearest-neighbour and next-nearest-neighbour lateral interactions on thermal desorption spectra //Chem. Phys.Lett. 1989. V. 162, № 1,2. P. 43 — 46.

13. Мышлявцев, А В. Вычислительные аспекты метода трансфер-матрицы / А. В. Мышлявцев, М. Д. Мышлявцева. — Кызыл : ТувИКОПР СО РАН, 2000. — 101 с.

14. Быков, В. И. Применение метода трансфер-матрицы для описания процессов на поверхности катализатора / В. И. Быков, А. В. Мышлявцев, М. Г. Слинько // Доклады Академии Наук. — 2002. — T. 384. № 5. — С. 650 — 654.

15. Runnels L.K., Combs L.L. Exact finite method of lattice statistics. I. Square and triangular lattice gases of hard molecules // J. Chem. Phys. 1966. V.45, № 7. Р. 2482 — 2492.

16. Жданов, В. П. Элементарные физико-химические процессы на поверхности / В. П. Жданов. — Новосибирск: Наука, 1988. — 296 с.

17. Myshlyavtsev A.V., Sales J.L., Zgrablich G., Zhdanov V.P. The effect of three-body interactions on thermal desorption spectra // J.Statistical Phys. 1990. V. 58, № 5/6. P.1029—1039.

18. Myshlyavtsev A.V., Dongak M.D. (Myshlyavtseva) Statistics of adsorption on top and bridge sites of a square lattice: transfer matrix approach. //J. Stat. Phys. 1997. V.87. № 3/4. P. 593 — 607.

19. Bartlet N.C., Einstein T.L., Roelofs L.D. Transfer-matrix approach to estimating coverage discontinuities and multicritical point positions in two-dimensional lattice gas phase diagram. // Phys. Rev. B. 1986. V.34. №3. P. 1616—1625.

МЫШЛЯВЦЕВ Александр Владимирович, доктор химических наук, проректор по учебной работе Омского государственного технического университета, ведущий научный сотрудник института проблем переработки углеводородов СОРАН. МЫШЛЯВЦЕВА Марта Доржукаевна, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики Омского государственного технического университета.

Адрес для переписки: 644050, г. Омск, пр. Мира, 11.

Статья поступила в редакцию 06.02.2012 г.

©А. В. Мышлявцев, М. Д. Мышлявцева

УДК 512.816+517.958 : 53G.145 Д. Д. МАГАЗЕВ

Омский государственный технический университет

СИММЕТРИИ УРАВНЕНИЯ КЛЕЙНА-ФОКА ВО ВНЕШНЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ ПОЛЕ

Исследуется структура алгебры операторов симметрии для уравнения Клейна-Фока на псевдоримановых многообразиях с движениями в присутствии внешнего электромагнитного поля. Показано, что в случае инвариантного тензора электромагнитного поля указанная алгебра представляет собой одномерное центральное расширение алгебры Ли исходной группы движений. Рассмотрено несколько нетривиальных примеров.

Ключевые слова: уравнение Клейна-Фока, оператор симметрии, группа Ли, алгебра Ли.

1. Постановка задачи

Пусть (М, д) — гладкое связное многообразие с псевдоримановой метрикой д. Рассмотрим в некоторой координатной карте х = {Х} многообразия М скалярное волновое уравнение — уравнение Клейна-Фока

Н(х,8х)ф(х) = -т2ф(х~) , (1)

где Н(х,8х) ° дУViVу — оператор Лапласа-Бельт-рами, соответствующий метрике д^ Vi — ковариан-тные производные, отвечающие координатным векторным полям (связность полагаем согласованной

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012

с метрикой), т — масса частиц скалярного поля р(х). Здесь и далее будем полагать, что по повторяющимся индексам предполагается суммирование.

Предположим, что многообразие М допускает группу Ли движений С, определяемую векторными полями Киллинга Х'а = Ха(х)д', а = 1,---,й1ш С. Известно, что в этом случае операторы Ха = Х^(х)У( являются операторами симметрии уравнения (1) и образуют алгебру Ли Ь группы С. Другими словами, имеют место соотношения

[Ха, Н ] = 0, [Ха, Хр] = сГарХу, (2)

где Сар = -Сра — структурные константы алгебры Ли Ь, а, р, а = 1, ■■■, Й1ш Ь. С помощью квадратных скобок [ • , •] обозначен стандартный коммутатор линейных дифференциальных операторов.

Пусть на многообразии М дополнительно задана некоторая замкнутая дифференциальная 2-форма Р = -2 Руйх1 л йх'. Как следует из леммы Пуанкаре, замкнутость этой формы приводит к равенству Р=йЛ, где Л=Л{ йх' —дифференциальная 1-форма, определенная на М, по крайней мере, локально. Будем интерпретировать 2-форму Р как внешнее электромагнитное поле на псевдоримановом многообразии М с тензором напряженности Р^ и векторным потенциалом, задаваемым 1 -формой Л.

Хорошо известно, что учет взаимодействия заряженного скалярного поля с электромагнитным осуществляется с помощью сдвига в уравнении Клейна-Фока ковариантных производных на соответствующие компоненты векторного потенциала (см., например, [1, 2]): V' ® V(ie) ° V' - 1еЛ', где е — электрический заряд частицы, 1 = л/- 1 . Уравнение (1) после такого преобразования примет вид уравнения Клейна-Фока во внешнем электромагнитном поле

Н(е)(х, д х) Ф(х) = -т2 <р(х), (3)

где Н(е)(х,дх) ° д■v'e)vje) = д'(V' - 1еЛ')^ ' - 1еЛ'). Естественно ожидать, что включение указанного взаимодействия в общем случае приведет к потере исходных симметрий задачи. В связи с этим возникает вопрос: как изменится алгебра Ли Ь операторов симметрии уравнения (1) в случае электромагнитного поля с 2-формой Р?

Целью данной статьи является получение условий, при которых уравнение Клейна-Фока во внешнем электромагнитном поле сохраняет количество исходных симметрий задачи. Ниже будет приведен явный вид соответствующих операторов симметрии (в классе неоднородных дифференциальных операторов 1-го порядка), а также в работе исследуется структура их алгебры с точки зрения теории когомологий алгебр Ли. В заключение статьи рассмотрено несколько примеров.

Отметим, что сформулированная задача является естественным обобщением аналогичной классической проблемы, связанной с интегрированием магнитных геодезических потоков на многообразиях с симметриями. В частности, алгебра интегралов движения указанных динамических систем на группах Ли была изучена в работе [3]. С отдельными результатами можно также ознакомиться по работам [4, 5].

2. Симметрии уравнения Клейна-Фока в электромагнитном поле

Сопоставим каждому векторному полю Киллинга неоднородный дифференциальный оператор

Хае) = Х'а^-е) + 1еУа , где функции %аеС¥(М) определим условием

[Xе Н(е)] = 0.

Прямыми вычислениями нетрудно показать, что данное условие эквивалентно следующей системе уравнений на функции уа

д ] Уа + Р1]Х'а = 0 (4)

или в инвариантном виде

йУа + 'Ха Р = °. (5)

Здесь через ХР обозначена операция внутреннего произведения формы Р на векторном поле Ха.

Утверждение 1. Система дифференциальных уравнений (4) интегрируема тогда и только тогда, когда 2-форма Р инвариантна относительно действия группы С.

Доказательство. Воспользовавшись известной формулой дифференциальной геометрии Ьх = 'х й + +й 'х для 0-формы са, удовлетворяющей (4) или (5), получаем

й2 с = -йх Р = X йР - ЬХ Р = -ЬХ Р,

л Ха Ха Ха Ха '

где учтено, что йР = 0. Многообразие М — связное, поэтому правая часть полученного равенства равна нулю тогда и только тогда, когда 2-форма Р является инвариантной относительно действия группы С. □

Отметим, что в условиях утверждения 1 решение системы (5) определено с точностью до аддитивной постоянной и может быть выписано в квадратурах

У а =-1'Ха Р = 4 РХ'а^1. (6)

Таким образом, для С-инвариантного электромагнитного поля операторы симметрии скалярного волнового уравнения, отвечающие векторным полям Киллинга, подвергаются деформации вида

X = X' V■ ® Х(е) = X' Vе + ШУ

Ьа Ьа * ' ~ Ьа Ьа * ■ ^ 1 %а 1

где функции уа определяются формулой (6).

Используя равенства (2), выпишем коммутационные соотношения, которым удовлетворяют неоднородные операторы Х()

[ХХ?'4е|]. сархр+

+ 1е{ха(ср) - ХР(Уа) - сарУа - Р(Х а,хр)), или, с учетом формулы (6),

[Х(е), Хре)] = Срае + 1еОар. (7)

Здесь введено новое обозначение:

^ар ° Р(Х а, ХР) - сарУа . (8)

В качестве замечания следует отметить, что в случае отсутствия электромагнитного поля либо при е = 0 равенство (7) переходит в исходные коммутационные соотношения (2) алгебры Ли симметрии уравнения Клейна-Фока (1).

Утверждение 2. Функции Пар, определенные равенством (8), являются постоянными на М и обладают следующими свойствами:

Wap - -Wpa,

(9)

Си^У + С ру^ба + С%^5р = °. (10)

Доказательство. Имея в виду определение (8) и условие (5), получаем для дифференциала функции О

ab

dWaP - diXр iXa F - CapdcY -LXp ka F)-Xp dka F)+ ^apXy

F-

-i[XaXp]F - Xp iLXaF - iXa dF) +

F--

KXa&pf + +CapiXg

F - О.

[X,Y]~ - [X,Y]L + W(X,Y), [L,Z] - 0,

(11)

где Х,УєІ, ZєR, [• . ]І. [• . , — коммутаторы в алгеб-

рах Ли I и ~ соответственно.

Сравнивая коммутационные соотношения (7) и (11), можно сделать следующий вывод: линейная оболочка набора операторов Хд ) = іе. Х1 'к 'Хс1іішI представляет собой одномерное центральное расширение алгебры Ли I, соответствующее 2-коциклу (8).

Полученные результаты сформулируем в виде теоремы.

Теорема. Пусть (М, д) — псевдориманово многообразие с метрикой д, на котором действует группа движений С, определяемая векторными полями Киллинга Ха = Ха & і, и пусть Р — инвариантная замкнутая 2-форма на М. Тогда уравнение Клейна-Фока во внешнем электромагнитном поле (3) допускает алгебру Ли ~ операторов симметрии, базисные элементы которой могут быть выбраны в виде

йе) ■ * a

xav(e) + ieXaia - 1.......dim L,

где функции саєС“(М) задаются формулой (6). Алгебра Ли I является одномерным центральным рас-

ширением алгебры Ли L группы движений G, построенным с помощью 2-коцикла (8).

Отметим, что равенствам (9) и (10) удовлетворяют, например, билинейные функции вида Wap = C^ly , где — const. Такие 2-коциклы называются тривиальными или 2-кограницами. Множество всех 2-кограниц алгебры Ли L будем обозначать через B 2(L; R). ~ Нетрудно видеть, что центральное расширение L, соответствующее тривиальному коциклу, можно разложить в прямую сумму L = s(L) © R, где отображение s является изоморфизмом алгебр Ли. Действительно, если Wap = CyapXy, то коммутационные соотношения (7) можно переписать как

Cg

Cap

?(e)

>7

+ ie

'Ху

Здесь используется формула Ь^ = —1^^ , а также

условия замкнутости и С-инвариантности формы Р. Таким образом, функции Оар являются постоянными для произвольных а, р = 1,...,<31ш Ь.

Свойства (9) и (10) проверяются прямыми вычислениями. В частности отметим, что равенство (10) является прямым следствием замкнутости формы Р и тождества Якоби для структурных констант Сар алгебры Ли Ь. □

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Обсудим полученные результаты с точки зрения теории когомологий алгебр Ли. Для этого напомним, что билинейная кососимметрическая функция О: Ь х Ь ® Я, удовлетворяющая условию (10), называется 2-коциклом алгебры Ли Ь со значениями в множестве действительных чисел Я. Обозначим множество всех 2-коциклов алгебры Ли Ь через Z 2(Ь; Я). Каждому О е Z 2(Ь; Я) можно сопоставить одномерное центральное расширение Ь = Ь Фп Я , полученное добавлением к алгебре Ли Ь одномерного центра Я [6]. Правило коммутации в линейном пространстве Ь задается в виде:

Так как функции %а, определяемые формулой (6), задаются с точностью до аддитивных постоянных, изоморфизм в устанавливается заменой %а ®%а+1а: В подобных случаях говорят также, что центральное расширение Ь алгебры Ь является расщепимым [7].

Пусть Ь — алгебра Ли операторов симметрии уравнения Клейна-Фока в отсутствие внешнего электромагнитного поля. Далее, пусть Р и Р' — инвариантные замкнутые 2-формы, описывающие две различные конфигурации электромагнитного поля на многообразии М. Обозначим соответствующие 2-коциклы через О и О', и зададим отвечающие этим коциклам одномерные центральные расширения Ь и Ь' алгебры Ли Ь. Алгебры Ь и Ь' будем называть эквивалентными, если О‘— ОеБ2(Ь; Я), то есть 2-коциклы О и О' отличаются на 2-кограницу.

Из приведенных выше утверждений следует, что эквивалентные центральные расширения изоморфны как алгебры Ли, поэтому основной интерес представляет классификация всех неэквивалентных расширений, сводящаяся к описанию всех 2-коциклов алгебры Ли Ь с точностью до элементов из Б2(Ь; Я). Другими словами, все неэквивалентные расширения находятся во взаимнооднозначном соответствии с элементами фактор-пространства И2(Ь; Я) ° Z2(Ь; Я)/ /Б2(Ь; Я), которое называется пространством 2-когомологий алгебры Ли Ь. Таким образом, описание всех неэквивалентных алгебр симметрии уравнения Клейна-Фока во внешних электромагнитных полях сводится к описанию 2-когомологий алгебры Ли заданной группы движений.

3. Примеры

3.1. Пространство Минковского

Метрика пространства Минковского является плоской и имеет квадрат элемента длины, равный

ds2 = (сХ0)2 - (Ох1)2 - (с1х2)2 - (Сх3)2 ,

где X е ( — ¥, + ¥). В качестве группы движений этой метрики рассмотрим четырехмерную абелеву группу Ли С = Я4 с векторными полями Киллинга

= да, а = 0, 1, 2, 3.

Из формулировки теоремы следует, что число симметрий уравнения Клейна-Фока не изменяется, если 2-форма электромагнитного поля выдерживает действие группы движений исходного многообразия. Обозначенное требование приводит к тому, что для данного примера координатные компоненты 2-формы будут постоянными на М, откуда автоматически

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012

32

вытекает ее замкнутость: F = -2- Fjjdx1 л dxj , где F — const. Зафиксируем соответствующий векторный потенциал электромагнитного поля в лоренцевой калибровке: А = 2 Fjjx'dx1. В этом случае оператор H(е} для уравнения Клейна-Фока во внешнем поле будет иметь вид

H(e)

(

ie k

д i +— Fikx

Y • А ie k

д j+—Fjkx 2

91} = diag(1,-1, -1, -1).

Пользуясь формулой (6), найдем функции %а и выпишем явный вид операторов симметрии уравнения (3)

Ха = Ракх , Ха ) = 9а - _ Ракх , а = 0,1,2,3 2

Прямыми вычислениями нетрудно проверить справедливость следующих коммутационных соотношений:

йе|, н(е|]=0, [хае), х^>]=ер?'.

Из результатов данного примера видно, что операторы Х0в) образуют одномерное центральное расширение четырехмерной коммутативной алгебры Ли, построенное с помощью 2-коцикла Рар. Следует отметить, что для данного примера Z 2(Ь; Я) = во(4; Я), Б 2(Ь; Я)=0, Н 2(Ь; Я)=во(4; Я), где во(4; Я)— множество вещественных кососимметрических матриц 4-го порядка. Таким образом, различные инвариантные 2-формы электромагнитного поля на пространстве Минковского задают различные неэквивалентные алгебры операторов симметрии уравнения (3).

3.2. Пространство со сферически-симметричной метрикой

Квадрат элемента длины для сферически-симмет-ричной метрики четырехмерного лоренцева многообразия в наиболее общей форме дается выражением

ds2 - ev(x0 xl)(dx0)2 - eX(x0,xl)(dx1)2

■ (xl)2f(dx2)2 + sin2 x2(dx3)2

(12)

где х0є( — ю, + ю), х1 є (0, + ю), х 2є(0, Р ), х 3є (0, 2Р). Здесь v(x0, х1) и 1(х0, х1) — произвольные функции от переменных х0 и х1.

Симметрии данной метрики описываются векторными полями Киллинга, которые образуют алгебру Ли, изоморфную алгебре во(3)

(l

cosxЗд2 + ctg x2 sinxЗд3,

где m (x 0, x 1) — произвольная функция от переменных x0 и x1, J e R. Зафиксируем векторный потенциал данного поля, используя гамильтонову калибровку, т.е. наложив дополнительное условие А0 = 0:

А = m(x0, x1)dx0J dx1 - J cos x2dx3.

В этом случае оператор H(e) будет иметь вид

H(e) = e-v(x0,x%0 - e- 1(x0,x1)(S1 -- iej m(x0, x1)dx0^ - (x1)-282 -

- x V2 (д3 - coS x 2 )

С помощью формулы (б) легко находим

(14)

2 З 2 З 2

Cl - J sin x2 sin x , c2 - J sin x cos x , c3 - -J cos x ,

откуда нетрудно выписать явный вид операторов симметрии для уравнения Клейна-Фока во внешнем электромагнитном поле, отвечающем (13):

3

-(e) з 2 3 sin x

= - cos x 82 + ctg x sin x 83 + ieJ-------,

sin x З

(2 - sinx Зд 2 + ctg x 2 cos x Зд 3,

Х3 = 9 3 ,

причем соответствующие коммутационные соотношения имеют вид

[4l' Х2] = Х3' [Х2' Х3] = [Х1,Х3] = -Х2.

Условия й Р =0 и Ь Р = 0 приводят к следующему общему выражению для 2-формы электромагнитного поля

“(e) 3 2 3 cos x

(2 - sin x д2 + ctg x cos x дЗ + ieJ-------------------------------

!^) =93.

Прямыми вычислениями проверяется, что найденные неоднородные операторы коммутируют с оператором (14), а также удовлетворяют тем же коммутационным соотношениям, что и исходные операторы симметрии ХаВ рассмотренном здесь примере мы сталкиваемся с ситуацией, когда все интересующие нас деформации исходной алгебры симметрии уравнения Клейна-Фока являются тривиальными, то есть не изменяют изначальную алгебраическую структуру. Данная ситуация является типичной для всех полупростых алгебр Ли, так как в виду второй леммы Уайтхеда для подобных алгебр имеется только один когомологический класс, совпадающий с нулевым [8]. Действительно, в нашем случае множество 2-коциклов алгебры Ли во(3) совпадает со множеством тривиальных 2-коциклов, поэтому Н 2(во(3); Я) = 0. Другими словами, любое центральное расширение над полупро-стой алгеброй Ли во(3) является расщепимым.

3.3. Пространство с цилиндрически-симметричной метрикой

Рассмотрим четырехмерное лоренцево многообразие с цилиндрически-симметричной метрикой

св2 = еу(х0,х1)(Сх0)2 - еЯ(х0,х1)(Сх1)2 -

(x1)2 (jdx 2)2 + (dx 3)2 j

где х°е( — ¥, +¥), х1е(0, + ¥), х2е(0, 2р), х3е( — ¥, + ¥).

Группа движений данной метрики трехмерна и может быть ассоциируема с векторными полями Киллинга

F - m(x0,x1 )dx0 л dx1 + Jsinx2dx2 л dx3, (1З)

(l --xЗд2 + x2д3 - (2 -д2 - (3 -д3

ij

2

Соответствующая алгебра Ли изоморфна алгебре Ли е(2):

[Х1,Х2] = -Х3, [Х2,Х3] = x2, [Х2,Х3] = °.

Наиболее общий вид инвариантной замкнутой 2-формы для данного примера следующий:

Р = т(х0,х1 )йх0 лСх1 + /йх2 лСх3, (15)

где т(х0, х *) — произвольная функция от переменных х0 и х1, /еЯ. Векторный потенциал снова выберем в гамильтоной калибровке:

А = ^| т(х0, х1)Сх0^ Сх1 + /х2Сх3.

В соответствии с этим оператор Н(е) для уравнения Клейна-Фока во внешнем поле, заданным с помощью 2-формы (15), будет иметь вид

Н(е) = е-у(х0,х1)90 -е-Я(х0,х1)^91 -

-ieJ т(х0,х1)Сх0^ - (х1)-292 -(х1)-2(33 -ie/x2^ Вычисляя интегралы в формуле (6), получаем

Х1 = — ((х2)2 + (х3)2\ Х2 = -/ х3, Х3 = /х2

2 4 0

откуда

|(е) = -х392 + х293 + ie — ((х3)2 - (х2)2\

2 4 0

Х2е) =92 - iex3, Х3е) =93. (16)

Коммутационные правила, которым удовлетворяют полученные операторы, нетрудно получить с помощью прямых вычислений

[|{е)4е)] = -Х3е), [Х1(е),х(.е)]=Х2е), [Х^г)-Х3е)] = ie/. (17)

Несложный анализ соотношений (17) показывает, что неоднородные операторы (16) вместе с тривиальным оператором Х0 ) = ie являются образующими

одномерного центрального расширения алгебры Ли e(2), задаваемого с помощью 2-коцикла WJ = Je 2л e 3. Отметим, что в данном случае вещественный параметр J e R параметризует различные классы в H2(e(2); R), так как фактор-пространство 2-когомо-логий для алгебры Ли e(2) является одномерным. Таким образом, различным значениям J будут соответствовать различные неэквивалентные центральные расширения e(2), а следовательно, и различные алгебры операторов симметрии уравнения (3). С другой стороны, для фиксированного J все эквивалентные алгебры симметрии получаются с помощью добавления к 2-коциклу WJ произвольной 2-кограницы: WJ®WJ+11 eVe3 + 12 eVe2, 11, 12 eR.

Библиографический список

1. Гриб, А. А. Квантовые эффекты в интенсивных внешних полях [Текст] / А. А. Гриб, С. Г. Мамаев, В. М. Мостепаненко. — М. : Атомиздат, 1980. — 296 с.

2. Гальцов, Д. В. Частицы и поля в окрестности черных дыр [Текст] / Д. В. Гальцов. — М. : Изд-во МГУ, 1986. — 288 с.

3. Магазев, А. А. Интегрируемые магнитные геодезические потоки на группах Ли / А. А. Магазев, И. В. Широков, Ю. А. Юре-вич // Теоретическая и математическая физика. — 2008. — Т. 156, № 1. - С. 189-206.

4. Ефимов, Д. И. Магнитный геодезический поток на однородном симплектическом многообразии / Д. И. Ефимов // Сибирский математический журнал. — 2005. — Т. 46, № 1. — C. 106—118.

5. Bolsinov, A. Magnetic flows on homogeneous spaces / A. Bol-sinov, B. Jovanovic // Comment. Math. Helv. — 2008. — T. 83. — №. 3. — P. 679 — 700.

6. Фукс, Д. Б. Когомологии бесконечномерных алгебр Ли [Текст] / Д. Б. Фукс. — М. : Наука, 1981. — 272 с.

7. Гото, М. Полупростые алгебры Ли [Текст] / М. Гото, Ф. Гроссханс ; перевод с англ. А. И. Логинова и В. С. Шульма-на. — М. : Мир, 1981. — 334 с.

8. Постников, М. М. Группы и алгебры Ли [Текст] / М. М. Постников. — М. : Наука, 1982. — 447 с.

МАГАЗЕВ Алексей Анатольевич, кандидат физикоматематических наук, доцент кафедры «Комплексная защита информации».

Адрес для переписки: [email protected]

Статья поступила в редакцию 14.11.2011 г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

©А. А. Магазев

Книжная полка

ББК 74.580.25/С33

Сечкин, Г. И. Совершенствование профессионального математического образования на базе синтеза математики и компьютерных наук : монография / Г. И. Сечкин ; ОмГТУ. - Омск : Изд-во ОмГТУ, 2011. -95 с. - КВЫ 978-5-8149-1167-4.

В монографии объединены несколько авторских проектов по чистой и прикладной математике («Звездообразный анализ», «Математическая биология», «Математика и музыка») и работ научно-методического и учебно-методического характера («Различные теории действительных чисел», цикл курсов лекций по математическому моделированию, методические указания по конформным отображениям), связанных общей идеей единой математики и синтетического подхода в преподавании математики и компьютерных наук. Предназначена для бакалавров и магистров по направлениям «Физико-математическое образование» и «Прикладная математика», проявляющих интерес к междисциплинарным исследованиям.

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (110) 2012 ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАУКИ

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.