Каково уравнение движения для следующих двух действий? [закрыто]

Вам нужно будет использовать следующие формулы

$$\begin{equation} \begin{split} \delta \Gamma^c_{ab} &= \frac{1}{2} \left( \nabla_a h_b{}^c + \nabla_b h_a{}^c - \nabla^c h_{ab} \right) + O(h^2) ~, \\ \delta R^a{}_{bcd} &= \frac{1}{2} \nabla_c \nabla_d h_b{}^a + \frac{1}{2} \nabla_c \nabla_b h_d{}^a - \frac{1}{2} \nabla_c \nabla^a h_{db} -\frac{1}{2} \nabla_d \nabla_c h_b{}^a -\frac{1}{2} \nabla_d \nabla_b h_c{}^a + \frac{1}{2} \nabla_d \nabla^a h_{cb} ~, \\ \delta R_{ab} &= \frac{1}{2} \left( \nabla_c \nabla_a h_b{}^c + \nabla_c \nabla_b h_a{}^c - \nabla^2 h_{ab} - \nabla_a \nabla_b h \right) + O(h^2) ~, \\ \delta R &= - R_{ab} h^{ab} + \nabla_a \nabla_b h^{ab} - \nabla^2 h + O(h^2) ~, \\ \delta \det g &= h \det g + O(h^2) ~. \\ \end{split} \end{equation}$$ где $h_{ab} = \delta g_{ab}$. Теперь вы должны уметь варьировать два действия и определять уравнения движения.

РЕДАКТИРОВАТЬ. Позвольте мне решить это для вас для первого действия, которое

$$S = \int d^d x \sqrt{-g} g^{ac} g^{bd} R_{ab} R_{cd}$$ Затем, $$\begin{align} \delta S &= \int d^d x \left[ \delta \sqrt{-g} g^{ac} g^{bd} R_{ab} R_{cd} + 2 \sqrt{-g} \delta g^{ac} g^{bd} R_{ab} R_{cd} + 2 \sqrt{-g} g^{ac} g^{bd} \delta R_{ab} R_{cd} \right] \\ &= \int d^d x \sqrt{-g} \left[ \frac{1}{2} h R_{ab} R^{ab} - 2 h^{ab} R_{ac} R^c{}_b + R^{ab} \left( 2 \nabla_c \nabla_a h_b{}^c - \nabla^2 h_{ab} - \nabla_a \nabla_b h \right) \right] \\ &= \int d^d x \sqrt{-g} \left[ \frac{1}{2} g_{ab} R_{cd} R^{cd} - 2 R_{ac} R^c{}_b + \nabla^c \nabla_a R_{bc} + \nabla^c \nabla_b R_{ac} - \nabla^2 R_{ab} - g_{ab} \nabla_c \nabla_d R^{cd} \right] h^{ab} \end{align}$$ Тогда мы можем прочитать уравнения движения как $$\frac{1}{2} g_{ab} R_{cd} R^{cd} - 2 R_{ac} R^c{}_b + \nabla^c \nabla_a R_{bc} + \nabla^c \nabla_b R_{ac} - \nabla^2 R_{ab} - g_{ab} \nabla_c \nabla_d R^{cd} = 0~.$$

Эти две формы эквивалентны. Это для тензора Вейля то же самое, что и

$${\cal L}~=~\sqrt{-g} C^{\mu\nu\rho\sigma} C_{\mu\nu\rho\sigma}$$ где $C^{\mu\nu\rho\sigma}$является тензором Вейля. Уравнение Эйлера-Лагранжа дает следующее дифференциальное уравнение, называемое уравнением Баха $$\nabla_\mu\nabla_\nu C^{\mu\alpha\beta\nu}~+~\frac{1}{2}R_{\alpha\beta}C^{\mu\alpha\beta\nu}~=~0.$$ Это довольно интересно, поскольку в конформно плоском пространстве-времени кривизна Риччи является своего рода тенором с собственным значением. Теперь, чтобы обобщить кривизну Римана, мы должны использовать $$R^{\mu\alpha\beta\nu}~=~C^{\mu\alpha\beta\nu}~-~\frac{1}{n-2}\left(R_{\mu\nu}g_{\alpha\beta}~-~R_{\mu\beta}g_{\alpha\nu}~+~R_{\alpha\beta}g_{\mu\nu}~-~R_{\alpha\nu}g_{\mu\beta}\right)$$ $$~-~\frac{1}{(n-1)(n-2)}R(g_{\mu\beta}g_{\alpha\nu}~-~R_{\mu\nu}g_{\alpha\beta}),$$ где $n$размерность пространства, принятая как $n=4$. Вы можете увидеть, как выглядит это уравнение Баха.

Этот лагранжиан появляется в теории струн. где гравитоны описываются как$\alpha'R^{abcd}R_{abcd}$для$\alpha'$параметр струны или натяжение.