辛幾何與接觸幾何

餘伴隨軌道(coadjoint orbit)

李群以伴隨作用作用在自己的李代數上(藉共軛旋轉代數),對偶地它以餘伴隨作用作用在李代數的對偶上。這個對偶作用的軌道——從給定泛函出發、施以所有群元素所能到達的集合——就是餘伴隨軌道。引人注目的事實是:這些軌道中的每一個都自動是辛流形,帶有不需任何額外選擇的典範辛形式。它們是全數學中最自然的一族辛流形。

精確地說,令 G 是李群,李代數為 g,對偶為 g^*。G 在 g^* 上的餘伴隨作用是伴隨作用的對偶:g . xi,其中 g 屬於 G,xi 屬於 g^*。軌道 O_xi = {Ad^*_g xi : g 屬於 G} 帶有基里洛夫-科斯坦特-蘇里奧(KKS)辛形式,在點 xi 處由 omega_xi(ad^*_X xi, ad^*_Y xi) = <xi, [X, Y]> 定義,即 xi 與李括號的配對。此公式恰好在軌道的切空間上良定義且非退化,而 [.,.] 的雅可比恆等式使它為閉——所以 (O_xi, omega) 是一個無需任何選擇的辛流形。餘伴隨軌道恰恰是 g^* 上自然李-卜瓦松結構的辛葉。

為何重要:餘伴隨軌道是表示論的辛幾何面。基里洛夫的軌道方法主張 G 的不可約么正表示對應於餘伴隨軌道的(量子化)——對冪零群以及許多可解群與緊群,這是一本精確的字典。它們也是辛約化的模型纖維(每個餘伴隨軌道都是 T*G 的約化),而對緊群,餘伴隨軌道即旗流形,同時是凱勒與辛的。一點需分清:典範辛形式存在於每個軌道個別之上,而非 g^* 本身——g^* 只是一個卜瓦松流形,被辛的餘伴隨軌道分葉,而不同「大小」的軌道(例如過正則元與奇異元的)有不同的維數。

對 G = SO(3),對偶 so(3)^* 是 R^3,餘伴隨作用是普通旋轉。軌道是半徑 r > 0 的同心球面(外加原點這個單一不動點)。半徑 r 球面上的 KKS 形式是 r 倍的標準面積形式,所以每個球面 S^2_r 都是辛的,總面積 4 pi r^2。量子化這些(波耳-索末菲:面積為 2 pi hbar 的整數倍)恰好恢復 SU(2) 的自旋 j 表示,這是軌道方法最乾淨的形式。

對 SO(3),餘伴隨軌道是 R^3 中的球面;量子化它們即得自旋表示。

辛結構存在於每個軌道上,而非 g^* 上——g^* 是一個卜瓦松流形,其辛葉就是餘伴隨軌道。不同軌道一般有不同維數,而過 0 的軌道是單一點,不是正維數的辛流形。

又稱
Kirillov-Kostant-Souriau orbitKKS orbit餘伴隨軌跡