Batalin-Vilkovisky代数 だいすう (Batalin–Vilkovisky formalism,简称BV代数 だいすう )是 ぜ Batalin和 わ Vilkovisky在 ざい 研究 けんきゅう 规范场 的 てき 量子 りょうし 化 か 过程中 ちゅう 发现的 てき 一 いち 种代数 すう 结构[ 1] [ 2] 。他 た 们所提出 ていしゅつ 的 てき 量子 りょうし 化 か 方法 ほうほう (称 しょう 为BV formailism或 ある 者 もの BV quantization),是 ぜ 一种十分普遍而且有效的量子化方法,正 せい 受到越来 ごえく 越 えつ 多 た 的 てき 量子 りょうし 场论学 がく 家 か 和 わ 弦 つる 理 り 论家 いえ 的 てき 重 じゅう 视和应用,而BV代 だい 数也 かずや 越来 ごえく 越 えつ 受到数学 すうがく 家 か 们的重 じゅう 视。
设
V
{\displaystyle \;V\;}
是 これ 数 かず 域 いき
k
{\displaystyle \;k\;}
上 うえ 的 てき 一 いち 个分次 じ (graded)线性空 そら 间 。
V
{\displaystyle \;V\;}
上 うえ 的 てき 一 いち 个BV代数 だいすう 结构是 ぜ 三 さん 元 げん 组
(
V
,
∙
,
Δ でるた
)
{\displaystyle \;(V,\bullet ,\Delta )\;}
,满足以下 いか 两个关系:
(
V
,
∙
)
{\displaystyle \;(V,\bullet )\;}
是 これ
k
{\displaystyle \;k\;}
上 うえ 的 てき 分 ぶん 次 じ 、交换、结合的 てき 代数 だいすう (algebra);
Δ でるた
{\displaystyle \;\Delta \;}
是 ぜ 关于
∙
{\displaystyle \;\bullet \;}
的 てき 二 に 阶微分 ぶん 算 さん 子 こ ,即 そく
Δ でるた
{\displaystyle \;\Delta \;}
的 てき 度数 どすう 为1,
Δ でるた
2
=
0
{\displaystyle \;\Delta ^{2}=0\;}
,并且对任给的
a
,
b
,
c
∈
V
{\displaystyle \;a,b,c\in V\;}
,
Δ でるた
(
a
∙
b
∙
c
)
=
Δ でるた
(
a
∙
b
)
∙
c
+
(
−
1
)
|
a
|
a
∙
Δ でるた
(
b
∙
c
)
+
(
−
1
)
(
|
a
|
+
1
)
|
b
|
b
∙
Δ でるた
(
a
∙
c
)
−
(
Δ でるた
a
)
∙
b
∙
c
−
(
−
1
)
|
a
|
a
∙
(
Δ でるた
b
)
∙
c
−
(
−
1
)
|
a
|
+
|
b
|
a
∙
b
∙
(
Δ でるた
c
)
.
{\displaystyle \;{\begin{matrix}\Delta (a\bullet b\bullet c)&=&\Delta (a\bullet b)\bullet c+(-1)^{|a|}a\bullet \Delta (b\bullet c)+(-1)^{(|a|+1)|b|}b\bullet \Delta (a\bullet c)\\&&-(\Delta a)\bullet b\bullet c-(-1)^{|a|}a\bullet (\Delta b)\bullet c-(-1)^{|a|+|b|}a\bullet b\bullet (\Delta c).\;\end{matrix}}}
在 ざい 上面 うわつら 的 てき 定 てい 义中,如果令 れい
[
a
,
b
]
=
(
−
1
)
|
a
|
Δ でるた
(
a
∙
b
)
−
(
−
1
)
|
a
|
(
Δ でるた
a
)
∙
b
−
a
∙
(
Δ でるた
b
)
,
{\displaystyle \;[a,b]=(-1)^{|a|}\Delta (a\bullet b)-(-1)^{|a|}(\Delta a)\bullet b-a\bullet (\Delta b),\;}
则可以验证,
(
V
,
∙
,
[
,
]
)
{\displaystyle \;(V,\bullet ,[\;,\;])\;}
形成 けいせい 一 いち 个Gerstenhaber代数 だいすう 。因 よし 此可以说,BV代数 だいすう 是 ぜ 一 いち 类特殊 こと 的 てき Gerstenhaber代数 だいすう 。不 ふ 仅如此,
Δ でるた
{\displaystyle \;\Delta \;}
还是关于
[
,
]
{\displaystyle \;[\;,\;]\;}
的 てき 导子 (derivation),即 そく
Δ でるた
[
a
,
b
]
=
[
Δ でるた
a
,
b
]
+
(
−
1
)
|
a
|
+
1
[
a
,
Δ でるた
b
]
,
{\displaystyle \;\Delta [a,b]=[\Delta a,b]+(-1)^{|a|+1}[a,\Delta b],\;}
使 つかい 得 とく
(
V
,
[
,
]
,
Δ でるた
)
{\displaystyle \;(V,[\;,\;],\Delta )}
形成 けいせい 一 いち 个微分 びぶん 分 ぶん 次 じ 李 り 代数 だいすう (differential graded Lie algebra, DGLA)。
迄 まで 今 こん 为止所 しょ 发现的 てき BV代数 だいすう 的 てき 例 れい 子 こ 几乎都 と 与 あずか 数学 すうがく 物理 ぶつり 有 ゆう 关。
设
M
{\displaystyle \;M\;}
是 ぜ 一 いち 个奇的 てき 辛 からし 流 りゅう 形 がた (odd symplectic manifold),记
C
∞
(
M
)
{\displaystyle \;C^{\infty }(M)\;}
为
M
{\displaystyle \;M\;}
上光 かみみつ 滑 すべり 函数 かんすう 组成的 てき 集合 しゅうごう 。我 わが 们有
C
∞
(
M
)
{\displaystyle \;C^{\infty }(M)\;}
形成 けいせい 一个分次交换结合的代数,记其乘法 じょうほう 为
∙
{\displaystyle \;\bullet \;}
。设
(
x
1
,
⋯
,
x
n
;
η いーた
1
,
⋯
,
η いーた
n
)
{\displaystyle \;(x^{1},\cdots ,x^{n};\eta ^{1},\cdots ,\eta ^{n})\;}
为
M
{\displaystyle \;M\;}
上 うえ 的 てき 一 いち 组Darboux坐 すわ 标 ,令 れい
Δ でるた
=
∑
i
=
1
n
∂
∂
x
i
∂
∂
η いーた
i
,
{\displaystyle \;\Delta =\sum _{i=1}^{n}{\frac {\partial }{\partial x^{i}}}{\frac {\partial }{\partial \eta ^{i}}},\;}
则可以验证,
(
C
∞
(
M
)
,
∙
,
Δ でるた
)
{\displaystyle \;(C^{\infty }(M),\bullet ,\Delta )\;}
形成 けいせい 一 いち 个BV代数 だいすう ,参 まいり 见[ 3] [ 4] ;
田 た 刚(G. Tian)在 ざい 关于卡拉比 ひ -丘 おか 流 りゅう 形 がた (Calabi-Yau manifold )的 てき 复结构 的 てき 形 かたち 变空 そら 间是光 こう 滑 すべり 的 てき 证明中 ちゅう ,实际上 じょう 证明了 りょう 控 ひかえ 制 せい 复结构形变的微分 びぶん 分 ぶん 次 じ 李 り 代数 だいすう 是 ぜ 一 いち 个BV代数 だいすう [ 5] ;
B. Lian和 わ G. Zuckerman证明了 りょう 量子 りょうし 场论的 てき 数学 すうがく 背景 はいけい (background,指 ゆび 从量子 りょうし 场论中 ちゅう 抽象 ちゅうしょう 出来 でき 的 てき 代数 だいすう 结构)有 ゆう 一 いち 个BV代数 だいすう 结构[ 6] ;
E. Getzler用 よう 不同 ふどう 于Lian和 わ Zuckerman的 てき 方法 ほうほう 证明,一 いち 个二 に 维拓 つぶせ 扑共形 がた 场论 (TCFT,此处采 さい 用 よう Segal的 てき 定 てい 义)的 てき 同 どう 调群有 ゆう 一 いち 个自然 しぜん 的 てき BV代数 だいすう 结构[ 7] ;
M. Chas和 わ D. Sullivan证明,一 いち 个流形 がた 的 てき 自由 じゆう 环路空 そら 间 (free loop space)的 てき 同 どう 调群上 じょう 有 ゆう 一 いち 个BV代数 だいすう 结构[ 8] 。
正 せい 如上 じょじょう 面 めん 所 しょ 述 じゅつ ,BV代数 だいすう 跟量子 りょうし 场论有 ゆう 密 みつ 切 きり 的 てき 联系。事 こと 实上,对一些数学物理学家来说,一个量子场论就指一个BV代数 だいすう 以及其中一 いち 个元素 げんそ
S
{\displaystyle \;S\;}
,该元素 げんそ 满足以下 いか 方 かた 程 ほど :
Δ でるた
e
S
=
0
(
{\displaystyle \;\Delta e^{S}=0\quad {\Big (}\;}
等 とう 价于
Δ でるた
S
+
1
2
[
S
,
S
]
=
0
)
,
{\displaystyle \;\Delta S+{\frac {1}{2}}[S,S]=0{\Big )},\;}
称 しょう 为Master方 かた 程 ほど ,有 ゆう 时候
S
{\displaystyle \;S\;}
必须满足所 しょ 谓的量子 りょうし Master方 かた 程 ほど ,即 そく
Δ でるた
e
S
ℏ
=
0.
{\displaystyle \;\Delta e^{\frac {S}{\hbar }}=0.\;}
另外,BV代数 だいすう 跟弦理 り 论里面 めん 的 てき 镜像对称 (Mirror Symmetry )也有 やゆう 密 みつ 切 きり 的 てき 关系。事 こと 实上,镜像对称的 てき A模型 もけい 和 わ B模型 もけい 都 みやこ 有一 ゆういち 个BV代数 だいすう ,而它们相应的Master方 かた 程 ほど 的 てき 解 かい 空 そら 间上都 と 有 ゆう 一 いち 个所谓弗 どる 罗贝尼 あま 乌斯流 りゅう 形 がた 的 てき 结构。镜像对称的 てき 一种表述就是,这两个Frobenius流 りゅう 形 がた 是 ぜ 同 どう 构的。
BV代数 だいすう 的 てき 研究 けんきゅう 是 ぜ 目前 もくぜん 数学 すうがく 特 とく 别是数学 すうがく 物理 ぶつり 中 ちゅう 一个比较活跃的领域,关于它的研究 けんきゅう 仍在进行之 の 中 なか 。
^ I.A. Batalin and G.A. Vilkovisky, Gauge algebra and quantization. Phys. Lett. B 102 (1981), no. 1, 27-31.
^ I.A. Batalin and G.A. Vilkovisky, Quantization of gauge theories with linearly dependent generators. Phys. Rev. D (3) 28 (1983), no. 10, 2567-2582.
^ A. Schwarz, Geometry of Batalin-Vilkovisky quantization, arxiv: hep-th/9205088
^ D. Fiorenza, An introduction to the Batalin-Vilkovisky formalism, arxiv: math.QA/0402057
^ G. Tian, Smoothness of the universal deformation space of compact Calabi-Yau manifolds and its Petersson-Weil metric. Mathematical aspects of string theory (San Diego, Calif., 1986), 629-646, Adv. Ser. Math. Phys., 1, World Sci. Publishing, Singapore, 1987.
^ B. Lian and G. Zuckerman, New perspectives on the BRST-algebraic structure of string theory. Comm. Math. Phys. 154 (1993), no. 3, 613-646.
^ E. Getzler, Batalin-Vilkovisky algebras and two-dimensional topological field theories. Comm. Math. Phys. 159 (1994), no. 2, 265-285.
^ M. Chas and D. Sullivan, String topology, arxiv: math-GT/9911159.
基本 きほん 对象背景 はいけい 理論 りろん 微 ほろ 扰弦理 り 论非 ひ 微 ほろ 扰结果 はて 现象学 がく 数学 すうがく 方法 ほうほう 几何 规范场论 超 ちょう 对称理 り 论家