- عنوان کتاب: Geometry Meets Supersymmetry
- نویسنده: Andrei Smilga
- حوزه: هندسه
- سال انتشار: 2026
- تعداد صفحه: 421
- زبان اصلی: انگلیسی
- نوع فایل: pdf
- حجم فایل: 12.6 مگابایت
در سال 1982، ادوارد ویتن مقالهی مهم خود [2] را منتشر کرد که در آن نشان داد برخی از مسائل کلاسیک هندسهی دیفرانسیل و توپولوژی دیفرانسیل مانند کمپلکس دِ رام و نظریهی مورس را میتوان به روشی بسیار ساده و شفاف با استفاده از زبان مکانیک کوانتومی ابرتقارن توصیف کرد. با این حال، طبق آنچه که من از مکالماتم با ریاضیدانان توانستم قضاوت کنم، زبان ابرتقارن هنوز به یک ابزار کاری رایج در این شاخه از ریاضیات تبدیل نشده است. متخصصانی که در این زمینه کار میکنند ترجیح میدهند از روشهای سنتیتر استفاده کنند. این جای تأسف دارد زیرا ابرتقارن نه تنها به فرد اجازه میدهد نتایج شناختهشدهی قبلی را به روشی ساده توصیف کند، بلکه به فرد اجازه میدهد نتایج ریاضی جدید زیادی را نیز استخراج کند. و این دلیل وجودی این کتاب است. من سعی میکنم فرمالیسم ابرتقارن را به روشی قابل فهم برای فیزیکدانان و ریاضیدانان توضیح دهم و از آن برای استخراج نتایج ریاضی قدیمی و جدید برای هندسهی دیفرانسیل منیفولدها استفاده کنم. در اینجا میتوان یک نکتهی کلی بیان کرد. رابطهی ریاضیات و فیزیک نظری آشکار است. میتوان به یاد آورد که هندسه برای اولین بار در بابل باستان به عنوان یک رشته کاربردی برای رفع نیازهای کشاورزان و ارزیابان مالیاتی توسعه یافت. تنها بعدها مردم متوجه شدند که هندسه نه تنها مفید، بلکه زیبا نیز هست و به خاطر خودشان شروع به بازی با مسائل هندسی کردند. و بعدها با کمال تعجب متوجه شدند که ساختارهای هندسی چندبعدی کاملاً انتزاعی، به نظر میرسید که برای توصیف دنیای فیزیکی واقعی مفید باشند. گفتگوی بین ریاضیات محض و فیزیک نظری برای هر دو طرف سودمند است – نیازی به ذکر تعداد زیادی از مثالهایی که این نکته را توجیه میکنند، نیست. متأسفانه، این گفتگو اکنون اغلب به دلیل تفاوت زبانهای علمی مورد استفاده توسط این دو جامعه مختل میشود. برای یک فیزیکدان دشوار است که مقالهای را که توسط یک ریاضیدان محض نوشته شده است، درک کند، حتی اگر در مورد موضوعی باشد که آنها نسبتاً خوب میدانند، زیرا به شکل متفاوتی بیان شده است که به آن عادت ندارند. از سوی دیگر، برای یک ریاضیدان دشوار است که مقالات نوشته شده توسط فیزیکدانان را درک کند. در این مقطع، میخواهم یک نکته مهم را بیان کنم. من در بالا از کلمات فیزیک و فیزیکدان استفاده کردم. اما آنها دقیقاً به چه معنی هستند؟ خب، فیزیک به معنای سنتیاش فهمیده میشود: علمی است که ویژگیهای بنیادی جهانی که در آن زندگی میکنیم را مطالعه میکند. و یک فیزیکدان به طور سنتی به عنوان دانشمندی که فیزیک انجام میدهد و این قوانین را مطالعه میکند، شناخته شده است. فیزیکدانان این کار را در زمان گالیله و نیوتن انجام میدادند و نیم قرن پیش نیز انجام میدادند. این موضوع هم برای نظریهپردازان و هم برای آزمایشگران اهمیت داشت. یک نظریهپرداز میتوانست از ابزارهای ریاضی پیچیده استفاده کند، اما جوهره کار او توضیح نتایج آزمایش و پیشبینیهایی بود که همکار آزمایشگرش میتوانست آنها را تأیید کند. قاضی عالی آزمایش بود و بقیه موارد، از جمله دقت منطقی پیشبینیها، چندان مهم نبود. و اکنون وضعیت بسیار متفاوت است. ما عملاً به محدودیتهای فناوری در ساخت شتابدهندههای جدید رسیدهایم و فیزیک انرژی بالا با یک بحران جدی روبرو است: عملاً هیچ آزمایش جالب جدیدی وجود ندارد و پیوند زنده بین نظریه و آزمایش عملاً شکسته شده است. در این شرایط، بسیاری از نظریهپردازان از مطالعه طبیعت دست کشیدند، از این رو دیگر فیزیکدان به معنای سنتی کلمه نبودند و اکنون با استفاده از روشهایی که در قرن گذشته برای مطالعه جهان فیزیکی توسعه یافته بودند، در حال مطالعه جهانهای خیالی متعددی هستند. در غیاب آزمایش، تنها معیار حقیقت، سازگاری منطقی استنتاجها است. در واقع، شاخه جدیدی از ریاضیات ایجاد شده است، اما توسط افرادی که در بخشهای فیزیک دانشگاهها تحصیل کردهاند و اغلب تجربه کار به عنوان «فیزیکدانان فیزیک» را دارند، توسعه مییابد. و سوءتفاهم متقابل بابلی که در بالا به آن اشاره شد، اکنون تا حد قابل توجهی، سوءتفاهم بین دانشمندانی است که در این شاخه جدید از علم، که میتوان آن را ریاضیات فیزیک نامید، و ریاضیدانانی است که در زمینههای سنتی کار میکنند. چنین شکافی ۲۰۰ سال پیش وجود نداشت، در حالی که ۱۰۰ سال پیش، از قبل وجود داشت اما نه چندان عمیق. این شکاف در اواسط قرن گذشته پس از انتشار مجموعهای تأثیرگذار از تکنگاریها در شاخههای مختلف ریاضیات که به شیوهای بسیار خشک و رسمی نوشته شده بود، عمیقتر شد. چه بخواهید چه نخواهید، اما این شکاف اکنون یک واقعیت زندگی است که نمیتوان آن را نادیده گرفت. اگر به کتابمان برگردیم، آن را به زبانی عامیانه نوشتهایم که ترکیبی از دو زبان را نشان میدهد. ما این کار را به این امید انجام دادیم که این زبان عامیانه برای هر دو جامعه قابل فهم باشد.
In 1982, Edward Witten published his seminal paper [2] where he showed that some classical problems of differential geometry and differential topology such as the de Rham complex and Morse theory can be described in a very simple and transparent way using the language of supersymmetric quantum mechanics. However, according to what I could judge from my conversations with mathematicians, the language of supersymmetry has not become yet a common working tool in this branch of mathematics. The experts working in this field prefer to use more traditional methods. That is a pity because supersymmetry not only allows one to describe in a simple way the results known before, but it also allows one to derive many new mathematical results. And this is the raison d’ˆetre for this book. I try to explain the supersymmetry formalism in a way understandable both for physicists and mathematicians and use it to derive both old and new mathematical results for differential geometry of manifolds. One can make here a general remark. The relationship of mathematics and theoretical physics is obvious. One can recall that geometry was first developed in ancient Babylon as an applied discipline to serve the needs of farmers and tax assessors. Only later people realized that geometry is not only useful but also beautiful and began to play with geometric problems for their own sake. And still later they were surprised to realize that purely abstract, as it seemed, multidimensional geometric constructions turned out to be useful for description of real physical world. The dialog between pure maths and theoretical physics is mutually benefitial — there is no need to list here a vast number of examples justifying this point. Unfortunately, this dialog is now often hampered by a difference of scientific languages used by the two communities. It is difficult for a physicist to understand a paper written by a pure mathematician, even if it is written on a subject that they know fairly well, because it is expressed in a different form, to which they are not accustomed. On the other hand, it is difficult for a mathematician to understand papers written by physicists. At this junction, I would like to make an important comment. I used above the words physics and physicist. But what do they precisely mean? Well, physics is understood in a traditional sense: it is the science studying the fundamental properties of the world we live in. And a physicist has been traditionally understood as a scientist doing physics and studying these laws. Physicists did so in the time of Galileo and Newton and still did a half-a-century ago. That concerned both theorists and experimentalists. A theorist could use complicated mathemical tools, but the essense of his work was to explain the experimental results and make predictions, which his colleage experimentalist could verify. The supreme judge was the experiment, and all the rest, including the logical rigour of the predictions, was not so important. And now the situation is very much different. We practically reached the technological limits in building new accelerators, and high-energy physics faces a serious crisis: there are practically no new interesting experiments and the living link between theory and experiment is practically broken. Under these circumstances, many theorists ceased to study nature, hence ceased to be physicists in a traditional sense of the word and are now studying a multitude of many imaginal worlds using methods that were developed in the last century to study the physical universe. In the absense of experiment, the logical consistency of the derivations rests the only criterium of truth. In fact, a new branch of mathematics has been created, but it is being developed by people who got their education at the physical departments of universities and are often having an experience of working as “physical physicists”. And the mutual Babylonian misunderstanding mentioned above is now, in a considerable extent, the misunderstanding between the scientists working in this new branch of science, one may call it physical mathematics, and the mathematicians working in traditional fields. Such a rift did not exist 200 years ago, while 100 years ago, it was already there but not so deep. It deepened in the middle of the last century after Nicolas Bourbaki published an influential series of monographs in different branches of mathematics written in an extremely austere formal manner. Like it or not, but this rift is now a fact of life that one cannot ignore. Going back to our book, we have written it in a slang representing a mixture of the two languages. We did so in a hope that this slang will be understandable to both communities.
این کتاب را میتوانید از لینک زیر بصورت رایگان دانلود کنید:
Download: Geometry Meets Supersymmetry





نظرات کاربران