3-дивергенция вектора завихренности в ОТО

В «Релятивистских космологиях» (Эллис, Мартенс, МакКаллум) авторы утверждают, что (стр. 86, раздел 4.7)

(А) ю я ; я ¯ "=" ю я ты ˙ я .
Здесь ты я времяподобное векторное поле, ты ˙ я "=" ты я ; Дж ты Дж есть ускорение, а завихренность ю я Дж "=" час я к час Дж ты [ к ; ] определено, где час я Дж "=" ты я ты Дж + г я Дж является оператором проектирования относительно ты я (соглашение о пространственной подписи), а квадратные скобки указывают на антисимметризацию. Затем ю я "=" 1 2 ты ε Дж к я ю Дж к , где ε я Дж к есть тензор Леви-Чивиты (обозначается η я Дж к в книге). наконец ю я ; Дж ¯ "=" час я к час Дж ю к .

Это уравнение ( А ) должно быть получено из тождества Риччи для ты я , но из-за опечатки мне непонятно как именно. Однако, пытаясь воспроизвести его, я обнаружил, что правая часть должна быть равна нулю. Моя попытка следует ниже.

Из определений, которые мы имеем час я Дж час я к "=" ты Дж ты к + дельта Дж к "=" час Дж к , откуда

ю я ; я ¯ "=" ю я ; я + ты я ты Дж ю я ; Дж .
Выбрав сопутствующую рамку, получим ты я ты Дж ю я ; Дж "=" γ Дж я к ты Дж ты к ю я "=" ю я ты ˙ я , которое является общековариантным уравнением, откуда
(1) ю я ; я ¯ "=" ю я ; я ю я ты ˙ я .
Также из определения имеем
ю я ; я "=" 1 2 ( ты ; я ε Дж к я ю Дж к + ты ε Дж к я ю Дж к ; я ) ,
где мы использовали тот факт, что тензор Леви-Чивиты имеет исчезающую ковариантную производную. Теперь, так как ты я ; Дж "=" ты я ; Дж ¯ ты ˙ я ты Дж мы должны иметь ты ; я ε Дж к я ю Дж к "=" ты ˙ ты я ε Дж к я ю Дж к "=" ты я ε я Дж к ю Дж к ты ˙ , так
(2) ю я ; я "=" ю я ты ˙ я 1 2 ты ε Дж к я ю Дж к ; я

Наконец, из тождества Риччи для ты я ( ты я ; [ Дж к ] "=" 1 2 р я к Дж ты ) путем заключения договора с ты ε я Дж к мы получаем

ты ε я Дж к ты я ; [ Дж к ] "=" 1 2 ты ε я Дж к р я м к Дж ты м "=" 1 2 ты ε я Дж к р м я Дж к ты м "=" 0 ,
циклическим тождеством (первое тождество Бьянки), но ты ε я Дж к ты я ; [ Дж к ] "=" ты ε я Дж к ты [ я ; Дж ] к и поскольку тензор Леви-Чивиты служит для ортогонального проектирования, мы имеем ты ε я Дж к ты я ; [ Дж к ] "=" ты ε я Дж к ю я Дж ; к откуда
(3) ты ε я Дж к ю я Дж ; к "=" 0.

Объединение ( 1 ) , ( 2 ) , и ( 3 ) мы получаем

(Б) ю я ; я ¯ "=" 0.

Однако, ( А ) и ( Б ) конечно кажутся противоречивыми. Примиримы ли они или ( А ) или ( Б ) неправильный? Я не могу найти ошибку в своих расчетах.

Ответы (1)

Моя ошибка заключалась в выводе ( 3 ) , где я неявно предположил, что оператор проектирования имеет исчезающую ковариантную производную, что, очевидно, неверно. В частности, если провести вычисления, то получится

ю я Дж ; к "=" ты ˙ [ я ты Дж ] ; к + 2 ты ; к ю [ Дж ты я ] + час я час Дж м ты [ ; м ] к .
При сокращении с 1 2 ты ε я Дж к средний член исчезает из-за симметрии, а проекционные операторы в последнем члене становятся дельтами Кронекера по той же причине и, таким образом, исчезают в силу тождества Риччи (т. е. моего исходного аргумента), откуда
(4) 1 2 ты ε я Дж к ю я Дж ; к "=" 1 2 ты ε я Дж к ты ˙ я ты Дж ; к "=" ю я ты ˙ я .
Замена ( 3 ) в ОП с ( 4 ) дает точно ( А ) :
(А) ю я ; я ¯ "=" ю я ты ˙ я .