B類Kadomtsev-Petviashvili非線性系統(tǒng)的弦方程和Virasoro約束①

倪雨星， 劉少偉

西南大學 數(shù)學與統(tǒng)計學院，重慶 400715

B類Kadomtsev-Petviashvili(BKP)系統(tǒng)是一個被廣泛研究的受多重約束的非線性KP系統(tǒng)[1],這里的B表示奇維正交群,滿足額外(Lp)-=0,p∈Nodd約束的BKP系統(tǒng)形成的p約化BKP系統(tǒng).其中3約化BKP系統(tǒng)能導出著名的非線性偏微分方程Sawada-Kotera方程[2-3],并被廣泛用于共形場理論和二維量子引力規(guī)范場理論.弦方程是弦理論中的主要研究對象,也是連接可積層次與可解弦理論和相交理論的重要約束[3],還與一些類KP系統(tǒng)的可積方程密切相關(guān),受到了廣泛的關(guān)注.在二維量子引力中,文獻[4]證明了模空間交集理論的配分函數(shù)恰好是弦方程約束KdV系統(tǒng)的τ函數(shù)的對數(shù).由于附加對稱性的不動點集在KP系統(tǒng)是不變的,所以弦方程對由KdV系統(tǒng)可積方程產(chǎn)生的流是不變的,而弦方程恰好是這種平衡性的條件[5].近年來,眾多學者試著把Kontsevich的結(jié)論推廣到更高維和多約束的情況,而BKP恰好是主要研究對象之一[6-8].文獻[9]給出了BKP系統(tǒng)的ASvM公式.文獻[10]受KP系統(tǒng)的啟發(fā),基于Dickey的方法給出了BKP系統(tǒng)的ASvM公式的另一種證明.文獻[11]研究了BKP系統(tǒng)的弦方程以及BW1+∞.文獻[3]又從Lax-Orlov-Schulman公式中附加對稱性的角度重新考慮BKP系統(tǒng)的弦方程.

然而,通過分析發(fā)現(xiàn)文獻[3,11]中的弦方程的引入會導致數(shù)學上的矛盾,即會使得L-p=0,從而使系統(tǒng)退化成為最平凡的情況,失去研究的意義.因此,本文將在如下p約化BKP系統(tǒng)可積系統(tǒng)里重新探討B(tài)KP系統(tǒng)的弦方程:

(1)

1 BKP系統(tǒng)的弦方程

本節(jié)主要證明現(xiàn)有文獻中BKP系統(tǒng)弦方程的定義會產(chǎn)生的數(shù)學上的矛盾,并對BKP系統(tǒng)弦方程的定義進行重新優(yōu)化,然后從此定義出發(fā)重新計算弦方程的附加對稱算子表達式.

本文將BKP系統(tǒng)的弦方程[11]認定為

(2)

因為弦方程里的Lp是一個微分算子.由于LpL-p=1,故L-p不能等于0.如果L-p=0,則L就是一個等于0的算子,這失去了意義.為了規(guī)避L-p=0這個矛盾,文獻[3]利用如下方程

(3)

來導出BKP系統(tǒng)的弦方程.而由(3)式和(L-p)-=L-p可得(ML1-2p)-=pL-2p.然而通過計算發(fā)現(xiàn)(3)式和BKP系統(tǒng)的弦方程經(jīng)過如下一些變換仍然會產(chǎn)生L-p=0這個矛盾:

1) 對(L-2pML)-做變換

(4)

2) 對(L-pML)-做兩種不同變換

(7)

命題1如果由弦方程限制的Lax算子Lp滿足p約化的BKP系統(tǒng),則下列等式成立

(8)

(9)

2 弦方程約束的算子

首先,用波函數(shù)來表示對稱性算子表達式(8)和(9),即讓(8)式和(9)式作用在波函數(shù)上,可得

(10)

(11)

再將(11)式代入(10)式中,可得到弦方程對p約化的BKP層次結(jié)構(gòu)的τ函數(shù)施加的約束方程[3]

(12)

根據(jù)算子G(k)的性質(zhì)可得

(13)

(14)

然后,從(14)式中確定具體的無冗余變量的弦方程約束算子.為此,先引入頂點算子

(15)

其中

(29)

(30)

其中{cnm,l|m,l∈N,n∈Z},{c′nj,l|j,l∈N,n∈Z}都能計算出.

(31)

(32)

(33)

(34)

定理1如果τ函數(shù)τ(t)是p約化BKP系統(tǒng)的且滿足弦方程,則

(35)

(36)

3 Virasoro代數(shù)和p約化的W代數(shù)

(37)

(38)

接著,計算二階與三階的弦方程約束的算子的對易子.

(39)

證通過復雜計算,可以有以下對易子[15]

(40)

然后根據(jù)(37)式將(40)式的左邊表示成

(41)

通過直接計算可得

(42)

將(42)式和(41)式代入(40)式里,可得

(43)

(44)

(45)

證計算得到以下對易子[15]

(46)

再將(33)式代入(46)式,可得

(47)

然后,利用(37)式和(38)式將(47)式的左邊寫成如下形式

(48)

(49)

4 結(jié)束語