Добрый вечер всем,
В настоящее время я изучаю КТП и основы общей теории относительности (ОТО) и теории Эйнштейна-Картана (ЭК). А именно, я только что изучил определение тензора энергии-импульса Белинфанте-Розенфельда и его частную эквивалентность с обычным симметричным тензором энергии-импульса ОТО. Тогда я понимаю, что это определение тензора энергии-импульса может быть наиболее подходящим, поскольку оно удовлетворяет законам сохранения КТП/ОТО и из-за эмпирических данных КТП/ОТО соответственно.
Однако я не понимаю концепцию «спин», когда рассматриваются GR или EC. Я видел у С. Вайнберга - Гравитация и космология следующее определение вектора спина:
,
где , - тензор энергии-импульса (я думаю, это канонический тензор-энергия-импульс, хотя он симметричен в частном случае, рассмотренном Вайнбергом) и является четырехскоростной.
Я полагаю, что это определение должно воспроизводить правильные выражения для спина скалярных, спинорных и векторных полей с учетом выражения тензора энергии-импульса таких полей. Это верно?
С другой стороны, я не понимаю величину тензора спина присутствует в теории EC, где являются компонентами аффинной связности с кручением. В чем разница между этим тензором спина и вектором спина Вайнберга, определенным выше? Например, согласно ЭК теории тензор спина материи тождественно равен нулю, если тензор кручения обращается в нуль и ОТО восстанавливается, однако существуют и другие величины (как видно выше), представляющие спин материи в таком случае ОТО . Тогда, учитывая также и эмпирические данные, каково подходящее выражение для вращения материи?
На мой взгляд, возможный ответ заключается в том, что тензор спина, присутствующий в EC-теории, является уникальной величиной для представления спина материи в этой теории и, следовательно, имеет сингулярное свойство обращаться в нуль, когда кручение равно нулю, так что эта структура требует существования кручения, чтобы ввести во Вселенной источники вращения (поскольку ОТО требует кривизны, когда присутствует тензор энергии-импульса). Кроме того, стандартный подход GR, предложенный Weinberg et al. не нуждается в наличии кручения и позволяет описать вращение материи без наличия кручения (т.е. только в искривленном пространстве-времени), так что оба подхода совместимы с текущими эмпирическими данными, но с теоретической точки зрения. вид у них есть принципиальные отличия. Это верно?
Кроме того, я знаю, что тензор энергии-импульса ЭК вообще асимметричен, и у меня нет никаких проблем с этим результатом, только с возможными соотношениями и различиями между спиновыми величинами упомянутых теорий.
С наилучшими пожеланиями.
Спасибо за ваши ответы.
Грубо говоря, согласно моему ограниченному пониманию, в КТП можно ввести понятие спина поля, определив связанный с ним лагранжиан (например, лагранжиан Дирака для спинорного поля Дирака) и проанализировав инвариантность относительно пространственно-временных вращений. Поэтому мы должны иметь дело с набором образующие, связанные с группой Лоренца, а также с неприводимым представлением указанной группы, различным в зависимости от спина рассматриваемого поля. Это верно?
Кроме того, если мы определим количество Оказывается, что является оператором Казимира группы Лоренца, который коммутирует со всеми элементами группы Лоренца, и лемма Шура подразумевает, что все векторы неприводимого представления являются собственными векторами с тем же собственным значением, так что я думаю, что это оправдывает представляет собой фундаментальную величину, связанную со спином поля и законами его преобразования по группе Лоренца.
Если это так, то следующим шагом будет распространение этих понятий на ОТО, и, возможно, это то, что появляется в анализе Weinberg et al. Тогда моя проблема заключается в возможной связи между (или альтернативное выражение, связанное со спиновым тензором материи) и величина, определенная в теории EC. Например, я читал, что «Розенфельд продемонстрировал с помощью теорем Нётер, что тензор энергии-импульса Белинфанте-Розенфельда, полученный в КТП, совпадает с обычным симметричным тензором энергии-импульса ОТО в присутствии искривленного пространства-времени», так что оба тензора связаны, и я рассматриваю обычный симметричный тензор энергии-импульса ОТО как естественный тензор энергии-импульса материи в искривленном пространстве-времени. Поскольку я считаю, что на сегодняшний день ОТО является наиболее точной теорией гравитации (опуская другие эквивалентные подходы с современной феноменологической точки зрения, как, например, телепараллелизм), то я считаю упомянутый симметричный тензор энергии-импульса наиболее точной и полной величиной для характеристики тензор энергии-импульса материи. Точно так же мне было интересно, может ли существовать такое отношение между тензором спина в КТП (или в расширении КТП в искривленном пространстве-времени) и теорией ЕС (т.е. при наличии кручения, если оно существует)? Например, это может быть отношение между и , по аналогии с соотношением между тензором энергии-импульса Белинфанте-Розенфельда и тензором энергии-импульса Эйнштейна-Гильберта, но я не знаю, возможно ли это или известно, поэтому я хотел задать свои вопросы здесь.
Сяойи Цзин
Любопытный Разум
Аннибале