Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сборник лекций по общей теории относительности(С. Н. Вергелес)

.pdf
Скачиваний:
51
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
552.22 Кб
Скачать

(a, b, c, d)

(k) = Rbc da + Rbd ac + Rba cd = 0,

(h) = Rcd ab + Rca bd + Rcb da = 0, (l) = Rda bc + Rdb ca + Rdc ab = 0.

1

2 {(i) + (k) − (h) − (l)} = Rad bc − Rbc ad = 0,

 

 

n = 2, 3, 4

n = 2

 

R12 12

n = 3

 

Rab ab

Rab ac

c

a b

a

 

a

bc

n = 3

Rab = Rac cb.

{ea}

Rab

 

 

n = 4

 

 

Rab ab

 

Rab ac

c

a b

a

 

 

 

a

b

c

 

 

 

 

Rab cd

R01 23 R02 31 R03 12

{ea}

gνρ ρµλ = νµλ

gµν ,λ = νµλ + µνλ.

(µ, ν, λ)

gνλ ,µ = λνµ + νλµ, gλµ ,ν = µλν + λµν .

νλ =

2gµσ

∂xλ

+ ∂xν

∂xσ

µ

1

 

∂gνσ

∂gλσ

 

∂gνλ

 

νλ =

µ

2Tνλ

2gµσ (Tλνσ

µ

ν λ

1 µ

1

 

ωa

Cbca = −Ccba

ωba = γbca ωc

1

Cabc = 2abc − γacb).

Cabc = ηadCbcd γabc = ηadγbcd , γabc = γbac

ν λ

.

µ

Tλµν ≡ gλρTµνρ

+ Tνλσ) .

dωa = Cbca ωb ωc

ωa

(a, b, c)

ωab = (Cabc − Cbac − Ccab) ωc.

(Tbac

Tabc + Tcabc/2

Tbac = ηbdT d

 

ac

R3

d s2 = a2(d θ2 + sin2 θ d φ2) = ωθ2 + ωφ2.

(eθ, eφ)

ωθ = a d θ, ωφ = a sin θ d φ.

d ωφ = a cos θ d θ d φ d ωφ−a−1 ctg θωθ ωφ = 0 d ωφ + ωφθ ωθ = 0

ωθφ = −ωφθ = −a−1 ctg θωφ + γωθ.

d ωθ = 0

γ = 0

ωθφ = −a−1 ctg θωφ.

d ωθφ = a−2ωθ ωφ.

Rθφ θφ = a−2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

µJµ

 

 

 

 

 

∂Jµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

µJµ

=

 

 

 

 

+ νµµ Jν ,

 

 

∂xµ

 

 

µ

 

 

1

 

 

µσ ∂gµσ

 

 

 

 

 

 

ν µ

=

 

 

 

g

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

2

 

 

∂xν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g = det gµν

 

 

 

 

 

 

 

 

d g = ggµν d gµν

gµν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d gµν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

gµσ

∂gµσ

= g−1

∂g

 

, µ

=

∂ ln |g|

.

 

∂xν

 

 

 

ν

 

 

 

 

 

 

νµ

 

 

 

∂xν

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

µJµ =

 

|g|

∂xµ

 

 

|g| Jµ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

p

a

ωθφ ωφ = 0 →

ggµν

φ

gµν ∂φ/∂xν

φ ≡ φ;;µµ =

 

 

g

∂xµ

|g|gµν ∂xν .

 

1

 

 

 

p

 

 

∂φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

|

|

 

 

 

 

 

p

 

 

 

ν Tµν

 

T µν

Jµ(x)

εµ1µ2...µn

gµν

ν Tµν = ∂xν Tµν + νλν Tµλ λµν Tλν =

= ∂xν Tµν + Tµν ∂xν ln p|g| − λµν T λν ,

T λν = T νλ

λµν T λν =

1

( λµν + νµλ)T λν =

1

T λν

gλν .

2

 

µ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

∂x

 

 

 

 

 

1 ∂

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

(p|g|Tµν ) −

 

ν Tµν =

 

 

 

 

 

 

 

T λν

 

gλν .

 

p

 

 

 

∂xν

2

∂xµ

 

|g|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n − 1)

ωJ =

 

 

1

 

 

Eµ1µ2...µn Jµ1 d xµ2

. . . d xµn .

 

 

 

 

 

(n

1)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eµ1µ2...

µn (x)

p

Eµ1µ2...µn (x) = |g(x)|εµ1µ2...µn ,

0, ±1

ε012...(n−1) = 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(n, 0)

 

 

 

 

 

 

 

∂xµ1

 

 

∂xµn

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Eµ1...µn(x(x)) =

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

 

 

∂xµ1

. . . ∂xµn

 

|g(x)|εµ1...µn

 

 

 

 

= det ∂x

p

 

 

 

 

 

 

 

 

|g(x)|

εµ1...µn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

det

∂x

2

(x(x)) = ∂xµ∂xνgµν (x) g(x(x)) =

g(x).

 

∂xµ

 

∂xν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

Eµ1...µn(x(x)) = ±p

|g(x)|

εµ1...µn.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

det (∂x/∂x )

 

 

 

 

 

(n − 1)

 

 

 

 

ωJ

 

d ωJ = "

1g

 

 

|g|Jµ1

#

 

 

 

 

 

d xµ2 . . . d xµn .

|

∂xµ

(n

1

1)!

 

|g|εµ1...µn d xµ

 

|

p

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

µ

µ1

 

 

 

 

 

 

 

 

µ2, . . . , µn

= "

 

 

 

 

µ = µ1

 

#

 

 

 

 

 

d ωJ

 

 

g

 

∂xµ

 

|g|Jµ

 

n!Eµ1...µn d xµ1

d xµ2 . . . d xµn .

 

|

 

|

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

d ωJ = Z

ωJ .

 

YY

 

ZY ( µJµ) d V = ZY Jµ d Sµ.

(n − 1)

 

 

 

 

 

d Sµ =

 

1

 

Eµµ1...µn−1 d xµ1

. . . d xµn−1 .

 

 

 

(n

1)!

 

 

 

 

 

Y

0

≤ t

0

|Y = 0

 

 

 

 

0 ≤ x

 

d x

 

 

 

µ

 

 

 

d S0

 

 

 

 

x

x0 = t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d S0

=

 

t dx1

. . . dxn−1

= dS(t).

 

 

 

 

|g|

 

 

 

 

 

p

 

 

 

Z

Q = J0p|g| d x1 . . . d x(n−1) = Const.

t

Q

Jµ

Y

+Y ∂Y ∂+Y

Z

Q = Jµ d Sµ

+Y

µJµ = 0

 

 

xa

p X

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K0

 

 

 

p

 

 

 

 

{ea}

p

 

 

 

 

s

p

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

va

a d xµ(s)

p.

 

 

 

 

= eµ

 

 

 

 

 

 

d s

 

µ

 

p

 

 

 

 

 

p

d x (s)/ds

{va}

 

 

 

 

 

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xa(s) = vas,

 

 

 

 

p

 

 

va

p

s

 

 

 

 

 

 

 

 

p

xa

xµ

xµ(s) = vµs

d xµ(s) = vµ = const, d s

d2 xµ(s)

µ

d xν (s) d xλ(s)

µ

 

+ νλ x(s)

 

 

 

= 0 → νλ vs vν vλ = 0.

d s2

d s

 

d s

{ea}

xµ = 0

xµ(s)

ωµab(vs) d(vµs) = 0 → ωµab(vs)vµs = 0.

(∂µeaν ) (vs) + ωa (vs)ebν (vs) − λνµ(vs)eaλ(vs) = 0.

v

µ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

µ ν

(8.26)

vµ vν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

vν vµ (∂µeνa) (vs) = 0.

 

 

 

 

 

vµµ

 

 

vν vµµ = vµµvν

 

 

 

 

 

 

 

vµµ (eνavν ) (vs) = 0.

 

 

 

 

 

 

 

eνavν(vs) = eνavν (s = 0) = va.

 

0 ≤ t ≤ 1

 

 

 

X × I

I

X × I

p

 

 

 

{xµ, t}

xµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X × I → X ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

µ = txµ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

µ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p X

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω X → Ω (X × I) ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ω X

 

 

 

 

 

 

 

d

 

µ = xµ d t + t d xµ.

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ωab

ωa

 

 

xµ

 

µ, d xµ → d

 

µ

 

 

 

 

 

x

x

 

 

 

ωµab(x) (xµ d t + t d xµ) = tωµab(x) d xµ = ωab, ωab|t=0 = 0.

ωa = eaµ(x) (xµ d t + t d xµ) = eaµ(vst) (vµs d t + t d xµ) = xa d t + ωa, ωa|t=0 = 0.

xa

ωab ωa

dxa

d t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ab

 

 

 

∂ω

d ωab = d t

 

 

 

+ δω

ab, d ωa = d t

∂t

δ

 

 

 

 

 

 

xa

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

ba

 

 

 

 

 

∂ω

 

a

 

a b

 

 

∂ω

a

c

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= dx + ωb x ,

 

 

 

 

 

 

= Rb cdx ω

,

 

 

 

 

 

∂t

∂t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O(t3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

a

1

 

3 a

b c

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω

 

= t d x +

 

t Rb cdx x

d x ,

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t = 1 ωa = ωa, ωab = ωba

− d xa +

 

 

a

 

 

 

∂ω

 

 

a.

 

 

 

+ δω

∂t

d t

ωab|t=0 = ωa|t=0 = 0.

t

ωab = 12t2 Rba cdxc d xd.

 

2

a

 

b

a

b

1

c d a

 

1

2 a c

d

d s

 

= ηabω

ω

 

= gab d x

d x , gab = ηab +

 

Rac dbx x , ωb

=

 

t Rb cdx

d x .

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

p

Rab cd = 0

p

p

 

 

Rab cd = 0

µνλ

K0

(t, x, y, z)

z

ω

t = t,

z = z

x = xcos ωt+ ysin ωt,

y = −xsin ωt+ ycos ωt.