Кіріспе
Математика мен теориялық физикада Стоун-Вон Нейман теоремасы позиция және импульс операторлары арасындағы канондық коммутациялық қатынастардың бірегейлігінің әртүрлі тұжырымдамаларының кез келгеніне сілтеме жасайды. Ол Маршалл Стоун және Джон фон Нейманның құрметіне аталған.
Гейзенберг тобы
P және Q үшін жоғарыда көрсетілген канондық коммутациялық қатынастар, n оң бүтін сан болғанда, жалпы Гейзенберг тобының H2n+1 Лай алгебрасын анықтайтын коммутациялық қатынастармен сәйкес келеді. Бұл (n + 2) × (n + 2) формасындағы квадраттық матрицалардың Лай тобы. Шындығында, Гейзенберг тобын пайдаланып, Стоун-фон Нейман теоремасын бейнелеу теориясының тілінде қайта формулиреуге болады. H2n+1 тобының центрі M(0, 0, c) матрицаларынан тұратынын ескеріңіз. Дегенмен, бұл центр Гейзенбергтің бастапқы ККР-леріндегі бірлік оператор емес. Гейзенберг тобының Лай алгебрасы генераторлары, мысалы, үшін , ал центрлік генератор 1=z = log M(0, 0, 1) = exp(z) − 1 бірлікке тең емес. Бұл бейнелеулердің барлығы бірлікке эквивалентті емес; және Hn центрінде тривиальды емес кез келген ирредукциялық бейнелеу осылардың біреуімен ғана бірлікке эквивалентті. Uh операторы бірлік оператор болып табылады, өйткені ол бірлік ретінде қарастырылатын екі оператордың композициясы: ha-ға қарай солға жылжу және абсолюттік мәні 1-ге тең функцияға көбейту. Uh-ның мультипликативті екенін көрсету – қарапайым есеп. Теореманың қиын бөлігі – бірегейлікті көрсету болып табылады; алайда, бұл талап жоғарыда айтылған Стоун-фон Нейман теоремасынан оңай шығады. Біз төменде белгілі бір шекті Гейзенберг топтары үшін сәйкес Стоун-фон Нейман теоремасының дәлелін келтіреміз. Атап айтқанда, Гейзенберг тобының Hn центрінде тривиальды емес π, π′ ирредукциялық бейнелеулері, Hn центріндегі кез келген z үшін 1=π(z) = π′(z) болған жағдайда және тек осы жағдайда ғана бірлікке эквивалентті болады. Сандар теориясында және модульдік формалар теориясында маңызды рөл атқаратын Гейзенберг тобының бір бейнелеуі – тета бейнелеуі, себебі Якоби тета функциясы Гейзенберг тобының дискретті кіші тобының әрекетіне инвариантты.
In fact, using the Heisenberg group, one can reformulate the Stone von Neumann theorem in the language of representation theory. Note that the center of H2n+1 consists of matrices M(0, 0, c). However, this center is not the identity operator in Heisenberg's original CCRs. The Heisenberg group Lie algebra generators, e. g. for , are
and the central generator 1=z = log M(0, 0, 1) = exp(z) − 1 is not the identity. All these representations are unitarily inequivalent; and any irreducible representation which is not trivial on the center of Hn is unitarily equivalent to exactly one of these. Note that Uh is a unitary operator because it is the composition of two operators which are easily seen to be unitary: the translation to the left by ha and multiplication by a function of absolute value 1. To show Uh is multiplicative is a straightforward calculation. The hard part of the theorem is showing the uniqueness; this claim, nevertheless, follows easily from the Stone–von Neumann theorem as stated above. We will sketch below a proof of the corresponding Stone–von Neumann theorem for certain finite Heisenberg groups. In particular, irreducible representations π, π′ of the Heisenberg group Hn which are non trivial on the center of Hn are unitarily equivalent if and only if 1=π(z) = π′(z) for any z in the center of Hn. One representation of the Heisenberg group which is important in number theory and the theory of modular forms is the theta representation, so named because the Jacobi theta function is invariant under the action of the discrete subgroup of the Heisenberg group.
Жалпылау
Стоун-Вон Нейман теоремасы көптеген жалпыламаларға ие. Джордж Маккидің ерте жұмыстарының көп бөлігі, Фробениус бастапқыда шекті топтар үшін дамытқан индукцияланған өкілдіктер теориясын, жергілікті компактты топологиялық топтардың унитарлық өкілдіктерінің контекстіне қолдану үшін жасалған.