第52章 九篇功成(2 / 4)

是上的g-主丛(附带其联络),1-态射是丛同构(规范变换),2-态射是规范变换之间的同伦,以此类推,直到(d-1)-态射。

然后,他公理化地定义了什么是这个范畴的一个“作用量”

:它不再是给每个联络赋一个数,而是赋予每个对象一个u(1)-1-范畴(本质上是一个复线),赋予每个1-态射一个u(1)-1-范畴之间的函子(对应于规范变换下作用量的变化,即“反常”

),赋予每个2-态射一个函子之间的自然变换(保证反常的相容性)……如此层层上去,直到最高阶。

最终,一个“经典规范理论”

被等价地定义为一个从prestack(,g)到u(1)-(d-1)-cat的光滑(d-1)-函子,记作s。

这个定义完全内蕴,且自动包含了所有可能的规范变换及其高阶关系,将“反常”

从需要额外检查的讨厌鬼,提升为理论定义中不可或缺的、结构性的组成部分。

2“量子化即积分”

的范畴化实现:在定义了经典的范畴化作用量s后,张诚进一步给出了量子化的范畴化定义。

他提出,量子规范理论的配分函数(),不应该是一个复数,而应该是某个由s通过一种高阶“路径积分”

所得到的、定义在某个“目标高阶范畴”

中的对象。

他通过将流形进行三角剖分,将范畴化作用量s限制在每一个单形及其边界上,然后通过一种精心设计的(∞,d)-范畴的kan扩张(kanextension)技术,将所有这些局部数据“粘合”

起来,最终得到一个全局的、定义在点(pt)上的对象——即一个(复杂的)(d-1)-范畴(对于d=4时空,这就是一个3-范畴)。

这个最终的(d-1)-范畴,就是量子理论的态范畴。

而通常的数值配分函数,可以通过计算这个态范畴的某个迹(例如,其hochschi1d同调的某个特定部分)来得到。

这个过程完全绕过了传统路径积分中测度定义不清、散难以处理等核心困难,将量子化从一个分析问题,转变为了一个(极其复杂的)范畴论组合问题。

3解决经典难题与导出新物理:应用这套新框架,张诚自动地、不费吹灰之力地解决了全局反常问题。

因为在他的定义中,规范变换(包括那些在大范围非平凡的变换)的作用已经内蕴地包含在函子s的定义中。

如果存在无法消去的全局反常,那么定义函子s本身就会失败(即在某个高阶态射层无法定义相容的自然变换)。

因此,一个理论没有全局反常,等价于范畴化作用量函子s的存在性。

这为判断一个规范理论是否数学上良定义提供了清晰无比的判据。

更进一步,他的理论自然地预测了在高于4维的时空中,可能存在新的、传统方法无法探测到的“高阶拓扑相”

,这些拓扑相由量子态范畴(一个高阶范畴)的某些非平凡的高阶同伦不变量所表征。

研究过程是一次对数学基础的重塑,每一步都在挑战着现有的范式。

他需要严格定义这个描述丛、规范变换及

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