相对论吧 关注:85,008贴子:1,179,064
  • 3回复贴,共1

广义相对论随笔

只看楼主收藏回复

第一部分,弯曲时空中的物理学
我们尝试将狭义相对论中的结论推广到弯曲时空。
首先,度规张量不再是常数了!我们用gµν 来代替 ηµν, 相应地,协变、逆变量的定义都应参照 gµν 相应地发生变化。须注意,弯曲时空中 x^µ 不再是一个矢量了,它只是坐标;只有其微分 dx^µ 是一个(余)矢量。在平直时空中,由于切空间与原空间完全重合,因此若取仿射坐标——即 x^µ 是标准直角坐标的线性变换加平移,则 x^µ 也可以看作矢量来处理。这是美妙的巧合,但一旦不取仿射坐标,例如在欧几里得空间中取球坐标,则 x^µ 不再满足矢量叠加原理;如今对于弯曲空间,自然更是不再成立。


IP属地:广东1楼2024-07-07 09:11回复
    流形中最显见的几何量便是其面积 / 体积。然而,由于GR处理的是伪黎曼流形,因此需要小心地避免负数开根的情况。推广 n ≤ 3 维空间中的体积元,得到 n + 1 维时空体积元之定义:
    dΩ = √|g| dx0 ∧ · · · ∧ dx^n
    这里的 |g| 指的是 |det g|, 即度规张量行列式的绝对值。
    这里回顾一下行列式的一般定义。首先,对 (1, 1) 张量 Λ, 有:
    detΛ = ϵµ0···µn Λ^ µ0_0· · ·Λ^µn_n
    其中 ϵ_µ0···µ_n 是 Levi-Civita symbol,其分量在所有参考系中均是 0 或 ±1, 故不是严格意义上的张量。


    IP属地:广东2楼2024-07-07 09:24
    回复
      可见,(1, 1) 型张量的行列式即其矩阵表示的行列式,由此矩阵行列式的一些特性得以直接应用。
      在定义式中,Λ^µ_ν 的下指标以 0, 1, 2, . . . , n 顺序排列。交换两列,行列式的符号发生改变;
      也就是说,有如下关系:

      若定义上指标的列维-奇维塔符号与下指标的对应数值相等,则有:

      从而可得完整关系为:


      IP属地:广东3楼2024-07-07 09:32
      回复
        而对于 (0, 2) 型张量 g 来说,同样依照其矩阵表示定义其行列式:

        应该注意的是,此处定义中之ϵ^(ν0···νn) 并非由ϵ_(ν0···νn) 升指标所得到。只要咱们考察g^(−1)即可得到:

        可以发现它与一般的指标上升差了个 det g 因子。


        IP属地:广东4楼2024-07-07 09:43
        回复