Что обязательно должна делать метрика, так это то, что она должна давать мне способ связать инвариантный номер кадра с заданной парой пространственно-временных событий. Теперь, если я использую тензорное поле более высокого ранга (скажем, например, тензорное поле ранга 3: ), то также я могу, конечно, создать скаляр, инвариантный к кадру, из заданного смещения таким тривиальным способом: . Поскольку компоненты тензора более высокого ранга и компоненты вектора смещения будут преобразовываться ковариантным и контравариантным образом соответственно, приготовленная величина, безусловно, является скаляром.
Еще одно важное свойство, которое, как мне кажется, имеет более прямое физическое содержание, чем предыдущее, состоит в том, что между двумя инерциальными системами отсчета должно существовать по крайней мере одно такое преобразование, оставляющее по крайней мере одну метрику неизменной. т. е. должна существовать по крайней мере одна комбинация матрицы преобразования и метрика который удовлетворяет следующему уравнению:
Последнее, что я могу придумать, что может наложить ограничение на выбор тензора в качестве метрики, — это существование возможности найти метрически совместимое симметричное поле связности. Следуя обычной процедуре нахождения выражения для метрически совместимого симметричного поля связи, я пришел к следующему условию (в отличие от случая обычной двухранговой метрики, где мы получаем полноценное выражение) для связи в терминах метрики:
Мой вопрос заключается в том, что если возможно удовлетворить два выделенных условия, то можем ли мы использовать такие тензорные поля 3 ранга (или тензоры даже более высокого ранга с аналогичными условиями) в качестве метрических полей?
PS: Это НЕ предложение для новой теории гравитации домашнего производства (или что-либо в этом отношении), а скорее просто я пытаюсь понять, почему двухранговый тензор используется в общей теории относительности в качестве метрики. Спасибо.
I) ОП интересует полностью симметричный ковариант тензорные поля
II) Если коллектор паракомпактно , мы можем использовать разбиение единицы , чтобы доказать
что существуют глобально определенные положительно определенные тензорные поля (А).
что существуют глобально определенные соединения касательных расслоений без кручения .
(Чтобы увидеть пункт 2, используйте пункт 1 для случая чтобы вывести существование глобально определенного положительно определенного метрического тензорного поля и, следовательно, глобально определенной связности Леви-Чивиты .)
III) Затем мы извлекаем интересную часть вопроса ОП следующим образом:
Можем ли мы выбрать касательное пучковое соединение без кручения это совместимо
с заданным тензорным полем (A)?
Как правило, ответ — нет, даже локально, если ранг . Это потому, что число
IV) Мы предоставляем читателю возможность обобщить вышеизложенное на (не обязательно полностью симметричные) высокоранговые тензорные поля. Тензорные поля более высокого ранга появляются, например, в теории струн , сигма-моделях AKSZ и теориях высших спинов . Обобщения римановой геометрии см. также в финслеровой геометрии .
--
Определим, что тензорное поле положительно определен , если
Учитывая векторное пространство , метрика определяется как карта, которая для любых двух элементов , связывает действительное положительное число , а именно расстояние между ними. Поскольку расстояние может быть получено из скалярного произведения посредством назначение метрики эквивалентно присвоению скалярного произведения.
Тензор 2-го ранга по определению является полилинейным отображением. и, следовательно, точно скалярное произведение. Данный как пространственно-временное многообразие с диаграммами и касательные пространства в каждой точке , естественно определить скалярные произведения в каждой точке как действие -тензор на векторы, оцениваемые в каждой точке: а именно
Это кажется наиболее естественным выбором, и хотя можно было бы использовать тензор более высокого ранга, необходимо было бы оценивать оставшиеся компоненты на фиксированных основаниях в каждом случае. (чтобы исчерпать оставшиеся записи), что снова сводит действие точно к тензору 2-го ранга.
Вы определенно можете использовать метрики более высокого порядка, чтобы элемент длины был , но это была бы нериманова геометрия, т. е. не ОТО, к тому же вам придется столкнуться с возможностью светоподобные характеристики, нарушение общей лоренц-инвариантности и т. д.
СлучайныйПреобразование Фурье
юпилат13
Кайл Канос
юпилат13
Райан Унгер