Кіріспе
Суперсимметриялық теориялар үшін негізгі кеңістік. Суперкеңістік – суперсимметрияны көрсететін теорияның координаттық кеңістігі. Мұндай тұжырымдамада, әдеттегі кеңістік өлшемдері x, y, z және т.б. қатар, координаттары нақты сандар емес, Грассманн сандарымен белгіленетін "антикоммутациялық" өлшемдер де бар. Әдеттегі кеңістік өлшемдері бозондық еркіндік дәрежелеріне, ал антикоммутациялық өлшемдер фермиондық еркіндік дәрежелеріне сәйкес келеді. "Суперкеңістік" терминін алғаш рет Джон Уилер жалпы салыстырмалылық теориясының конфигурациялық кеңістігін сипаттау үшін басқа мағынада қолданды; мысалы, осы қолданыс оның 1973 жылғы "Гравитация" оқулығында кездеседі.
Superspace is the coordinate space of a theory exhibiting supersymmetry. In such a formulation, along with ordinary space dimensions x, y, z, , there are also "anticommuting" dimensions whose coordinates are labeled in Grassmann numbers rather than real numbers. The ordinary space dimensions correspond to bosonic degrees of freedom, the anticommuting dimensions to fermionic degrees of freedom. The word "superspace" was first used by John Wheeler in an unrelated sense to describe the configuration space of general relativity; for example, this usage may be seen in his 1973 textbook Gravitation.
Бейресми талқылау
Суперкеңістіктің бірнеше ұқсас, бірақ толыққанды бірдей емес анықтамалары бар, олар математикалық және физикалық әдебиеттерде қолданылып келеді. Олардың бірі – супер Минковский кеңістігінің синонимі. Бұл жағдайда, кәдімгі Минковский кеңістігі алынып, Лоренц тобына қатысты Клиффорд алгебрасынан алынған антикоммутациялық Вейль спинорлары ретінде қарастырылатын антикоммутациялық фермиондық еркіндік дәрежелерімен кеңейтіледі. Балама ретінде, супер Минковский кеңістігін Лоренц тобының алгебрасы бойынша супер Пуанкаре алгебрасының бөліндісі ретінде түсінуге болады. Мұндай кеңістіктегі координаттарды белгілеудің әдеттегі тәсілі – , мұндағы сызық супер Минковский кеңістігін білдіреді. Суперкеңістік супер векторлық кеңістіктің синонимі ретінде де жиі қолданылады. Бұл кәдімгі векторлық кеңістік ретінде қарастырылады, сонымен қатар Грасман алгебрасынан алынған қосымша координаттармен, яғни Грасман сандарынан тұратын координаттық бағыттармен толықтырылады. Супер векторлық кеңістікті құрудың бірнеше әдісі бар; олардың екеуін Роджерс және Девитт сипаттаған. "Суперкеңістік" терминінің үшінші мағынасы – суперкөптүрлілік, яғни көптүрліліктің суперсимметриялық жалпылануы. Қатысты, супер Минковский кеңістігі мен супер векторлық кеңістікті суперкөптүрліліктердің ерекше жағдайлары ретінде қарастыруға болады. Төртінші, мүлдем басқа мағына жалпы салыстырмалылық теориясында қысқа мерзімге қолданылды; осы мәселе төменде егжей-тегжейлі қарастырылады.
Мысалдар
Төменде бірнеше мысал келтірілген. Бірінші бірнеше мысалдар суперкеңістікті супервекторлық кеңістік ретінде қарастырады. Бұл Rᵐ|ⁿ деп белгіленеді, Z₂ дәрежелі векторлық кеңістік, мұнда Rm – жұп, ал Rn – тақ подкеңістік. Осы анықтама Cm|n үшін де қолданылады. Төрт өлшемді мысалдарда суперкеңістік супер Минковский кеңістігі деп есептеледі. Векторлық кеңістікке ұқсас болғанымен, оның көптеген маңызды айырмашылықтары бар: Біріншіден, бұл аффиндік кеңістік, яғни бастапқы нүктесі жоқ. Екіншіден, фермиондық координаттар Грассманн сандары емес, Клиффорд алгебрасынан алынған антикоммутациялық Вейл спинорлары болып есептеледі. Мұндағы айырмашылық – Клиффорд алгебрасы Грассманн сандарымен салыстырғанда әлдеқайда бай және күрделі құрылымға ие. Демек, Грассманн сандары сыртқы алгебраның элементтері, ал Клиффорд алгебрасы сыртқы алгебрамен изоморфизмдік байланысқа ие, бірақ спиндік бейнелеулерді құру үшін қолданылатын ортогоналдық және спиндік топтармен байланысы оған терең геометриялық мағына береді. (Мысалы, спиндік топтар физиканың қалыпты шектерінен тыс, Риман геометриясын зерттеудің ажырамас бөлігін құрайды.)
Қарапайым мысалдар
Ең кішкентай суперкеңістік – бозондық немесе фермиондық бағыттары жоқ нүкте. Басқа қарапайым мысалдарға n өлшемді нақты жазықтық Rn кіреді, ол n нақты, бозондық бағытта және фермиондық бағыттары жоқ векторлық кеңістік. R0|n векторлық кеңістігі – n өлшемді нақты Грассман алгебрасы. Бір жұп және бір тақ бағыты бар R1|1 кеңістігі 1873 жылы Уильям Клиффорд енгізген қос сандар кеңістігі деп аталады.
Кеңейтілген суперсимметрия
көптеген суперзарядтар жиынтығын құруға болады, дегенмен бұл -нің барлық мәндері үшін мүмкін емес. Бұл суперзарядтар спин өлшемдерінің жалпы саны бойынша ауысуларды тудырады, осылайша суперкеңістік құрылады.
These supercharges generate translations in a total of spin dimensions, hence forming the superspace .
Жалпы салыстырмалылық теориясы
"Суперғарыш" сөзі Миснер, Торн және Уилердің "Гравитация" кітабында мүлдем басқа, байланысы жоқ мағынада қолданылады. Онда ол жалпы салыстырмалылық теориясының конфигурациялық кеңістігін, және әсіресе, гравитацияны геометродинамика ретінде қарастыруды, жалпы салыстырмалылық теориясын динамикалық геометрияның бір түрі ретінде түсіндіруді білдіреді. Қазіргі заманғы түсініктерде, осы "суперғарыш" идеясы Эйнштейн теңдеулерін теориялық және практикалық түрде, мысалы, сандық модельдеулерде шешуге қолданылатын бірнеше формализмдердің бірінде көрінеді. Бұл, ең алдымен, ADM формализмін, сондай-ақ Гамильтон-Жакоби-Эйнштейн теңдеуі және Уилер-ДеУит теңдеуіне қатысты идеяларды қамтиды.