Кіріспе

Математикада, G тобының унитарлық бейнелеуі – G-нің күрделі Хилберт кеңістігі V-дегі сызықтық бейнелеуі π, мұнда π(g) кез келген g ∈ G үшін унитарлық оператор болып табылады. G жергілікті айқас (Гаусдорф) топологиялық топ болған жағдайда жалпы теория жақсы дамыған, ал бейнелеулер күшті үздіксіздікке ие. Теория 1920 жылдардан бері кванттық механикада кеңінен қолданылып келеді, әсіресе Герман Вейлдің 1928 жылғы «Gruppentheorie und Quantenmechanik» кітабының ықпалымен. Джордж Маккей кез келген G тобы үшін, қолданбаларда пайдалы нақты топтар үшін ғана емес, унитарлық бейнелеулердің жалпы теориясын құрудың алғашқыларын бірі болды.

Гармониялық талдаудағы контекст

Топологиялық топтардың бірлік өкілдіктері теориясы гармониялық талдаумен тығыз байланысты. Абельдік топ G жағдайында, G-нің өкілдік теориясының толық суреті Понтрягин дуалдығы арқылы беріледі. Жалпы жағдайда, G-нің ирредуктибелді бірлік өкілдіктерінің бірлік эквиваленттілік сыныптары (төменде қараңыз) оның бірлік дуалы құрайды. Бұл жиын G-ге қатысты C* алгебрасының спектрімен топтық C* алгебра құрылысы арқылы сәйкестендіріледі. Бұл топологиялық кеңістік. Планшерель теоремасының жалпы түрі G-нің L2(G) кеңістігіндегі тұрақты өкілдігін, бірлік дуалдағы өлшемді пайдалана отырып сипаттауға тырысады. G абельдік болған жағдайда, бұл Понтрягин дуалдық теориясымен беріледі. G компакт болған жағдайда, бұл Питер-Вейл теоремасы арқылы іске асырылады; бұл жағдайда бірлік дуал дискретті кеңістік болып табылады, ал өлшем әрбір нүктеге оның дәрежесіне тең массасы бар атомды қосады.

Ресми анықтамалар

G топологиялық топ болсын. Г-ның Гилберт кеңістігіндегі күшті үздіксіз бірлік өкілдігі – Г-дан Гилберт кеңістігінің бірлік тобына жүретін топтық гомоморфизм, мұнда әр ξ ∈ H үшін g → π(g) ξ функциясы норма бойынша үздіксіз болады. Егер G – Лай тобы болса, Гилберт кеңістігінде тегіс және аналитикалық құрылымдар да болады. H кеңістігіндегі ξ векторы тегіс немесе аналитикалық деп аталады, егер g → π(g) ξ бейнесі тегіс немесе аналитикалық болса (H кеңістігіндегі норма немесе әлсіз топологияларда). Ларс Гардингтің классикалық аргументі бойынша, тегіс векторлар H кеңістігінде тығыз, себебі шекті тіректің тегіс функцияларымен конволюция жасау тегіс векторларды тудырады. Эдвард Нельсоннің классикалық аргументі, Ро Гудманмен күшейтілген, аналитикалық векторлардың да тығыз екенін көрсетеді, өйткені G-нің жалпы орауыш алгебрасындағы эллиптік дифференциалды операторға сәйкес келетін e–tD жылу операторының бейнесіндегі векторлар аналитикалық болады. Тегіс немесе аналитикалық векторлар ғана емес, олар тығыз ішкі кеңістіктер құрайды, сонымен қатар спектрлік теория мағынасында Ли алгебрасы элементтеріне сәйкес келетін шексіз қисайған жалғау операторлары үшін ортақ ядроны құрайды. Екі бірлік өкілдік π1: G → U(H1), π2: G → U(H2) бірлікке теңдес деп есептеледі, егер A:H1 → H2 бірлік түрлендіруі болса, онда барлық g ∈ G үшін π1(g) = A* ∘ π2(g) ∘ A орындалады. Мұндай жағдайда, A өкілдіктер үшін өріс операторы деп аталады. Егер G – байланысқан Лай тобы болса және H – шекті өлшемді Гилберт кеңістігі болса, онда G-ның өкілдігі бірлік болады, егер және тек қана байланысқан Ли алгебрасының өкілдігі H кеңістігіндегі қисайған өзіне-өзі қосатын операторлар кеңістігіне бейнеленсе.

Толық қайталану

Біртұтас өкілдік толықтай кешіктіріледі, яғни кез келген жабық инвариантты кеңістік үшін, оның ортогоналды толықтығы да жабық инвариантты кеңістік болып табылады. Бұл бір қарағанда байқау сияқты, бірақ маңызды қасиет. Мысалы, ол шекті өлшемді біртұтас өкілдіктер алгебралық мағынада азайтылмайтын өкілдіктердің тікелей қосындысы болатынын көрсетеді. Біртұтас өкілдіктерді қарастыру жалпы жағдайға қарағанда оңай болғандықтан, сәйкес келетін кешенді Гильберт кеңістігі құрылымын енгізгенде біртұтас болатын өкілдіктерді, яғни бірлікке келтірілетін өкілдіктерді қарастыру орынды. Бұл шекті топтар үшін және жалпырақ айтқанда, ықтималдықтарды орташалау арқылы қолданылатын кез келген эрмиттік құрылым үшін компактты топтар үшін жақсы жұмыс істейді. Мысалы, Машке теоремасын дәлелдеудің бір жолы осы арқылы жүзеге асырылады.

Біртұтас ету және біртұтас екілік мәселесі

Жалпы, компакт емес топтар үшін, қандай өкілдіктерді унитаризациялауге болады деген сұрақ маңыздырақ. Математикадағы шешілмеген маңызды мәселелердің бірі – бірлік дуалды сипаттау, барлық нақты редуктивті Ли топтарының азайтылмайтын бірлік өкілдіктерінің тиімді жіктелуі. Барлық азайтылмайтын бірлік өкілдіктер (немесе олардың Хариш-Чандра модульдері) қабылданады, ал қабылданатын өкілдіктер Лэнглендс жіктемесімен беріледі және олардың қайсысының тривиалды емес инвариантты жартылай сызықтық формасы бар екенін анықтау оңай. Мәселе, жалпы жағдайда, квадраттық форманың оң белгілі екенін анықтау қиын. Көптеген редуктивті Ли топтары үшін бұл мәселе шешілді; мысалдар үшін SL2(R) және Лоренц тобының өкілдік теориясын қараңыз.