पैरावेक्टर: Difference between revisions
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{{Short description|Sum of a scalar and vector in Clifford algebra}} | {{Short description|Sum of a scalar and vector in Clifford algebra}}'''पैरावेक्टर''' नाम का उपयोग किसी भी [[क्लिफोर्ड बीजगणित]] में अदिश और सदिश के संयोजन के लिए किया जाता है, जिसे भौतिकविदों के मध्य [[ज्यामितीय बीजगणित]] के रूप में जाना जाता है। | ||
यह नाम जे.जी. मैक्स द्वारा 1989 में टेक्नीश यूनिवर्सिटिट डेल्फ़्ट, नीदरलैंड में डॉक्टरेट शोध प्रबंध में दिया गया था। | |||
तीन आयामों की यूक्लिडियन समष्टि के संदर्भ में संबंधित उच्च ग्रेड सामान्यीकरण के साथ पैरावेक्टरों का पूर्ण बीजगणित, [[डेविड हेस्टेनेस]] द्वारा प्रस्तुत किए गए [[स्पेसटाइम बीजगणित|समष्टि-समय बीजगणित]] (एसटीए) का वैकल्पिक दृष्टिकोण है। इस वैकल्पिक बीजगणित को [[भौतिक स्थान का बीजगणित|भौतिक समष्टि का बीजगणित]] (एपीएस) भी कहा जाता है। | |||
==मूल सिद्धांत== | |||
यूक्लिडियन समष्टि के लिए, मूल सिद्धांत यह दर्शाता है कि वेक्टर का मूल सिद्धांत स्वयं लंबाई वर्ग का अदिश मान है (धनात्मक)- | |||
== | |||
यूक्लिडियन | |||
:<math> \mathbf{v} \mathbf{v} = \mathbf{v}\cdot \mathbf{v} </math> | :<math> \mathbf{v} \mathbf{v} = \mathbf{v}\cdot \mathbf{v} </math> | ||
लिखित रूप में- | |||
:<math> \mathbf{v} = \mathbf{u} + \mathbf{w}, </math> | :<math> \mathbf{v} = \mathbf{u} + \mathbf{w}, </math> | ||
और इसे | और इसे मूल सिद्धांत की अभिव्यक्ति में सम्मिलित किया जाता है- | ||
:<math> | :<math> | ||
| Line 22: | Line 19: | ||
\mathbf{w} \mathbf{w}, | \mathbf{w} \mathbf{w}, | ||
</math> | </math> | ||
मूल सिद्धांत की | मूल सिद्धांत की पुनः अपील करने पर हमें निम्नलिखित अभिव्यक्ति प्राप्त होती है- | ||
:<math> | :<math> | ||
| Line 32: | Line 29: | ||
\mathbf{w} \cdot \mathbf{w}, | \mathbf{w} \cdot \mathbf{w}, | ||
</math> | </math> | ||
जो | जो दो सदिशों के अदिश गुणनफल को निम्नलिखित के रूप में प्रमाणित करने की अनुमति देता है- | ||
दो सदिशों के अदिश गुणनफल को | |||
:<math> \mathbf{u} \cdot \mathbf{w} = | :<math> \mathbf{u} \cdot \mathbf{w} = | ||
\frac{1}{2}\left( \mathbf{u} \mathbf{w} + \mathbf{w} \mathbf{u} \right). | \frac{1}{2}\left( \mathbf{u} \mathbf{w} + \mathbf{w} \mathbf{u} \right). | ||
</math> | </math> | ||
महत्वपूर्ण परिणाम के रूप में हम यह निष्कर्ष प्राप्त करते हैं कि दो ऑर्थोगोनल वैक्टर (शून्य अदिश मूल सिद्धांत के साथ) [[एंटीकम्यूट]] हैं- | |||
:<math> | :<math> | ||
| Line 44: | Line 40: | ||
</math> | </math> | ||
== त्रि-आयामी यूक्लिडियन समष्टि == | |||
==त्रि-आयामी यूक्लिडियन | निम्नलिखित सारिणी <math>C\ell_3</math> समष्टि के लिए पूर्ण आधार का उदाहरण प्रस्तुत करती है- | ||
निम्नलिखित | |||
:<math> \{ 1 , \{ \mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2,\mathbf{e}_3 \} , \{ \mathbf{e}_{23},\mathbf{e}_{31},\mathbf{e}_{12} \} , \mathbf{e}_{123} \}, </math> | :<math> \{ 1 , \{ \mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2,\mathbf{e}_3 \} , \{ \mathbf{e}_{23},\mathbf{e}_{31},\mathbf{e}_{12} \} , \mathbf{e}_{123} \}, </math> | ||
जो | जो आठ-आयामी समष्टि बनाते है, जहाँ उदाहरण के लिए, एकाधिक सूचकांक संबंधित आधार वैक्टर के गुणनफल को दर्शाते हैं- | ||
:<math> \mathbf{e}_{23} = \mathbf{e}_2 \mathbf{e}_3 .</math> | :<math> \mathbf{e}_{23} = \mathbf{e}_2 \mathbf{e}_3 .</math> | ||
आधार | आधार अवयव का ग्रेड वेक्टर बहुलता के संदर्भ में परिभाषित किया गया है, जैसे कि- | ||
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | {| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | ||
|- | |- | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | ग्रेड | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | प्रकार | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | आधार अवयव | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 0 || | ! style="background:#efefef;"| 0 || एकिक वास्तविक अदिश || <math> 1 </math> | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 1 || | ! style="background:#efefef;"| 1 || वेक्टर || <math> \{ \mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2,\mathbf{e}_3 \} </math> | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 2 || | ! style="background:#efefef;"| 2 || '''बाइ'''वेक्टर || <math> \{ \mathbf{e}_{23},\mathbf{e}_{31},\mathbf{e}_{12} \}</math> | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 3 || | ! style="background:#efefef;"| 3 || ट्राइवेक्टर आयतन अवयव || <math>\mathbf{e}_{123} </math> | ||
|} | |} | ||
मूल सिद्धांत के अनुसार, दो भिन्न-भिन्न आधार वेक्टर एंटीकम्यूट हैं- | |||
:<math> | :<math> | ||
\mathbf{e}_i \mathbf{e}_j + \mathbf{e}_j \mathbf{e}_i = 2 \delta_{ij} | \mathbf{e}_i \mathbf{e}_j + \mathbf{e}_j \mathbf{e}_i = 2 \delta_{ij} | ||
</math> | </math> | ||
या | या अन्य शब्दों में, | ||
:<math> | :<math> | ||
\mathbf{e}_i \mathbf{e}_j = - \mathbf{e}_j \mathbf{e}_i \,\,; i \neq j | \mathbf{e}_i \mathbf{e}_j = - \mathbf{e}_j \mathbf{e}_i \,\,; i \neq j | ||
</math> | </math> | ||
इसका | इसका अर्थ है कि आयतन अवयव <math> \mathbf{e}_{123} </math> वर्ग <math>-1</math> है- | ||
:<math> \mathbf{e}_{123}^2 = | :<math> \mathbf{e}_{123}^2 = | ||
\mathbf{e}_1 \mathbf{e}_2 \mathbf{e}_3 \mathbf{e}_1 \mathbf{e}_2 \mathbf{e}_3 = | \mathbf{e}_1 \mathbf{e}_2 \mathbf{e}_3 \mathbf{e}_1 \mathbf{e}_2 \mathbf{e}_3 = | ||
| Line 83: | Line 78: | ||
- \mathbf{e}_3 \mathbf{e}_3 = -1. | - \mathbf{e}_3 \mathbf{e}_3 = -1. | ||
</math> | </math> | ||
इसके | इसके अतिरिक्त, आयतन अवयव <math>\mathbf{e}_{123}</math>, <math>C\ell(3)</math> बीजगणित के किसी भी अन्य अवयव के साथ संचार करता है, जिससे भ्रम का कोई संकट न होने पर इसे सम्मिश्र संख्या <math> i </math> के साथ प्रमाणित किया जा सकता है। वास्तव में, आयतन अवयव <math>\mathbf{e}_{123}</math> वास्तविक अदिश के साथ मानक सम्मिश्र बीजगणित के लिए बीजगणित समरूपी बनाता है। आयतन अवयव का उपयोग आधार के समतुल्य रूप को पुनः अंकित करने के लिए किया जा सकता है- | ||
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | {| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | ||
|- | |- | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | ग्रेड | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | प्रकार | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | आधार अवयव | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 0 || | ! style="background:#efefef;"| 0 || एकिक वास्तविक अदिश || <math> 1 </math> | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 1 || | ! style="background:#efefef;"| 1 || वेक्टर || <math> \{ \mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2,\mathbf{e}_3 \} </math> | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 2 || | ! style="background:#efefef;"| 2 || '''बाइ'''वेक्टर || | ||
<math> \{ i \mathbf{e}_{1}, i \mathbf{e}_{2}, | <math> \{ i \mathbf{e}_{1}, i \mathbf{e}_{2}, | ||
i \mathbf{e}_{3} \}</math> | i \mathbf{e}_{3} \}</math> | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| 3 || | ! style="background:#efefef;"| 3 || ट्राइवेक्टर आयतन अवयव || | ||
<math>i </math> | <math>i </math> | ||
|} | |} | ||
'''पैरावेक्टर''' | |||
संबंधित पैरावेक्टर आधार जो वास्तविक अदिश और सदिशों को संयोजित करता है, वह है- | |||
संबंधित पैरावेक्टर आधार जो वास्तविक अदिश और सदिशों को | |||
:<math>\{ 1 , \mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2,\mathbf{e}_3 \} </math>, | :<math>\{ 1 , \mathbf{e}_1,\mathbf{e}_2,\mathbf{e}_3 \} </math>, | ||
जो | जो चार आयामी रैखिक समष्टि बनाता है। त्रि-आयामी यूक्लिडियन समष्टि <math>C\ell_3</math> में पैरावेक्टर समष्टि भौतिक समष्टि के बीजगणित (एपीएस) में व्यक्त [[विशेष सापेक्षता]] के समष्टि-समय का प्रतिनिधित्व करने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है। | ||
इकाई को | इकाई अदिश को <math>1=\mathbf{e}_0</math> के रूप में अंकित करना सुविधाजनक है, जिससे संपूर्ण आधार को संक्षिप्त रूप में इस प्रकार लिखा जा सकता है- | ||
संपूर्ण आधार को संक्षिप्त रूप में इस प्रकार लिखा जा सकता है | |||
:<math>\{ \mathbf{e}_\mu \}, </math> | :<math>\{ \mathbf{e}_\mu \}, </math> | ||
जहाँ <math>\mu</math> जैसे ग्रीक सूचकांक <math>0</math> से <math>3</math> तक चलते हैं। | |||
===एंटीऑटोमोर्फिज्म=== | ===एंटीऑटोमोर्फिज्म=== | ||
====प्रत्यावर्तन संयुग्मन==== | ====प्रत्यावर्तन संयुग्मन==== | ||
प्रत्यावर्तन [[एंटीऑटोमोर्फिज्म]] को | प्रत्यावर्तन [[एंटीऑटोमोर्फिज्म]] को <math>\dagger</math> द्वारा दर्शाया जाता है। इस संयुग्मन की क्रिया यह है कि यह ज्यामितीय मूल सिद्धांत (सामान्य रूप से क्लिफोर्ड संख्याओं के मध्य मूल सिद्धांत) के क्रम को विपरीत कर देती है। | ||
:<math>(AB)^\dagger = B^\dagger A^\dagger</math>, | :<math>(AB)^\dagger = B^\dagger A^\dagger</math>, | ||
जहाँ सदिश और वास्तविक अदिश संख्याएँ प्रत्यावर्तन संयुग्मन के अंतर्गत अपरिवर्तनीय होती हैं और वास्तविक कहलाती हैं, उदाहरण के लिए: | |||
:<math> \mathbf{a}^\dagger = \mathbf{a} </math> | :<math> \mathbf{a}^\dagger = \mathbf{a} </math> | ||
:<math> 1^\dagger = 1 </math> | :<math> 1^\dagger = 1 </math> | ||
दूसरी ओर, ट्राइवेक्टर और बायवेक्टर प्रत्यावर्तन के | दूसरी ओर, ट्राइवेक्टर और बायवेक्टर प्रत्यावर्तन के अंतर्गत संकेत परिवर्तित होते हैं और कहा जाता है कि ये पूर्ण रूप से काल्पनिक हैं। प्रत्येक आधार अवयव पर प्रयुक्त प्रत्यावर्तन संयुग्मन नीचे दिया गया है- | ||
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | {| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | ||
|- | |- | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | अवयव | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | प्रत्यावर्तन संयुग्मन | ||
|- | |- | ||
| <math>1</math> || <math>1</math> | | <math>1</math> || <math>1</math> | ||
| Line 156: | Line 146: | ||
|} | |} | ||
'''क्लिफोर्ड संयुग्मन''' | |||
क्लिफोर्ड संयुग्मन को वस्तु <math>\bar{ }</math> के ऊपर बार द्वारा दर्शाया जाता है। इस संयुग्मन को '''बार संयुग्मन''' भी कहा जाता है। | |||
क्लिफोर्ड संयुग्मन को वस्तु | |||
क्लिफोर्ड संयुग्मन ग्रेड | क्लिफोर्ड संयुग्मन ग्रेड घातक्रिया और प्रत्यावर्तन की संयुक्त क्रिया है। | ||
पैरावेक्टर पर क्लिफ़ोर्ड संयुग्मन की क्रिया | पैरावेक्टर पर क्लिफ़ोर्ड संयुग्मन की क्रिया, उदाहरण के लिए, वास्तविक अदिश संख्याओं के चिह्न को बनाए रखते हुए, वैक्टर के चिह्न को विपरीत करना है- | ||
उदाहरण के लिए | |||
:<math> \bar{\mathbf{a}} = -\mathbf{a} </math> | :<math> \bar{\mathbf{a}} = -\mathbf{a} </math> | ||
:<math> \bar{1} = 1 </math> | :<math> \bar{1} = 1 </math> | ||
ऐसा अदिश और सदिश दोनों | ऐसा इसलिए है क्योंकि अदिश और सदिश दोनों ही प्रत्यावर्तन के लिए अपरिवर्तनीय होते हैं (किसी वस्तु के क्रम को परिवर्तित करना असंभव है) और अदिश शून्य क्रम के होते हैं, इसलिए ये सम ग्रेड के भी होते हैं, जबकि सदिश विषम श्रेणी के होते हैं, इसलिए ग्रेड इन्वोल्यूशन के अंतर्गत इन्हें संकेत परिवर्तन करना होता है। | ||
एंटीऑटोमोर्फिज्म के रूप में, क्लिफोर्ड संयुग्मन को इस प्रकार वितरित किया जाता है | एंटीऑटोमोर्फिज्म के रूप में, क्लिफोर्ड संयुग्मन को इस प्रकार वितरित किया जाता है- | ||
:<math>\overline{AB} = \overline{B} \,\, \overline{A}</math> | :<math>\overline{AB} = \overline{B} \,\, \overline{A}</math> | ||
प्रत्येक आधार | प्रत्येक आधार अवयव पर प्रयुक्त बार संयुग्मन नीचे दिया गया है- | ||
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | {| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | ||
|- | |- | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | अवयव | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | बार संयुग्मन | ||
|- | |- | ||
| <math>1</math> || <math>1</math> | | <math>1</math> || <math>1</math> | ||
| Line 198: | Line 183: | ||
| <math>\mathbf{e}_{123}</math> || <math>\mathbf{e}_{123}</math> | | <math>\mathbf{e}_{123}</math> || <math>\mathbf{e}_{123}</math> | ||
|} | |} | ||
*ध्यान दें- बार संयुग्मन के अंतर्गत आयतन | *ध्यान दें- बार संयुग्मन के अंतर्गत आयतन अवयव अपरिवर्तनीय है। | ||
===ग्रेड ऑटोमोर्फिज्म=== | ===ग्रेड ऑटोमोर्फिज्म=== | ||
| Line 205: | Line 190: | ||
\overline{A B}^\dagger = \overline{A}^\dagger \overline{B}^\dagger | \overline{A B}^\dagger = \overline{A}^\dagger \overline{B}^\dagger | ||
</math> | </math> | ||
इसे प्रत्यावर्तन संयुग्मन और क्लिफ़ोर्ड संयुग्मन दोनों की समग्र क्रिया के रूप में परिभाषित किया गया है और इसका प्रभाव सम-ग्रेड मल्टीवेक्टरों को अपरिवर्तनीय बनाए रखते हुए, विषम-ग्रेड मल्टीवेक्टरों के चिह्न को | इसे प्रत्यावर्तन संयुग्मन और क्लिफ़ोर्ड संयुग्मन दोनों की समग्र क्रिया के रूप में परिभाषित किया गया है और इसका प्रभाव सम-ग्रेड मल्टीवेक्टरों को अपरिवर्तनीय बनाए रखते हुए, विषम-ग्रेड मल्टीवेक्टरों के चिह्न को परिवर्तित करने का है- | ||
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | {| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | ||
|- | |- | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | अवयव | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | ग्रेड इन्वोल्यूशन | ||
|- | |- | ||
| <math>1</math> || <math>1</math> | | <math>1</math> || <math>1</math> | ||
| Line 229: | Line 214: | ||
|} | |} | ||
'''संयुग्मन के अनुसार अपरिवर्तनीय उपसमष्टि''' | |||
प्रत्यावर्तन और क्लिफोर्ड संयुग्मन के अंतर्गत उनकी समरूपता के आधार पर <math>C\ell_3</math> समष्टि में चार विशेष उपसमष्टियों को परिभाषित किया जा सकता है- | |||
* अदिश | * '''अदिश उपसमष्टि-''' यह क्लिफोर्ड संयुग्मन के अंतर्गत अपरिवर्तनीय होती है। | ||
* | * '''सदिश उपसमष्टि-''' यह क्लिफोर्ड संयुग्मन के अंतर्गत व्युत्क्रम चिन्ह होता है। | ||
* वास्तविक | * '''वास्तविक उपसमष्टि-''' यह प्रत्यावर्तन संयुग्मन के अंतर्गत अपरिवर्तनीय होती है। | ||
* काल्पनिक | * '''काल्पनिक उपसमष्टि-''' यह प्रत्यावर्तन संयुग्मन के अंतर्गत व्युत्क्रम चिह्न होता है। | ||
सामान्य क्लिफ़ोर्ड संख्या के रूप में <math>p</math> को देखते हुए, <math>p</math> के पूरक अदिश और सदिश भाग क्लिफ़ोर्ड संयुग्मन के साथ सममित और प्रतिसममित संयोजनों द्वारा दिए गए हैं- | |||
:<math> | :<math> | ||
| Line 249: | Line 232: | ||
</math>. | </math>. | ||
इसी प्रकार, | इसी प्रकार, <math>p</math> के पूरक वास्तविक और काल्पनिक भाग प्रत्यावर्तन संयुग्मन के साथ सममित और प्रतिसममित संयोजनों द्वारा दिए गए हैं- | ||
प्रत्यावर्तन संयुग्मन के साथ सममित और | |||
:<math> | :<math> | ||
| Line 259: | Line 241: | ||
</math>. | </math>. | ||
नीचे | नीचे सारिणीबद्ध चार प्रतिच्छेदनों को परिभाषित करना संभव है- | ||
:<math> | :<math> | ||
\langle p \rangle_{RS} = \langle p \rangle_{SR} \equiv \langle \langle p \rangle_R \rangle_S | \langle p \rangle_{RS} = \langle p \rangle_{SR} \equiv \langle \langle p \rangle_R \rangle_S | ||
| Line 272: | Line 254: | ||
\langle p \rangle_{IS} = \langle p \rangle_{SI} \equiv \langle \langle p \rangle_I \rangle_S | \langle p \rangle_{IS} = \langle p \rangle_{SI} \equiv \langle \langle p \rangle_I \rangle_S | ||
</math> | </math> | ||
निम्नलिखित | निम्नलिखित सारिणी संबंधित उपसमष्टियों के ग्रेड का सारांश प्रस्तुत करती है, उदाहरण के लिए, ग्रेड 0 को वास्तविक और अदिश उपसमष्टियों के प्रतिच्छेदन के रूप में देखा जा सकता है- | ||
ग्रेड 0 को | |||
{| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | {| border="1" cellpadding="5" cellspacing="0" align="center" | ||
|- | |- | ||
| | | | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | वास्तविक | ||
! style="background:#ffdead;" | | ! style="background:#ffdead;" | काल्पनिक | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| | ! style="background:#efefef;"| अदिश || 0 || 3 | ||
|- | |- | ||
! style="background:#efefef;"| | ! style="background:#efefef;"| सदिश || 1 || 2 | ||
|} | |} | ||