Tenseur de Riemann

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Le tenseur de Riemann (Schutz 1985)  R^alpha_ (betagammadelta) , également connu sous le nom de tenseur de courbure de Riemann-Christoffel (Weinberg 1972, p. 133; Arfken 1985, p. 123) ou tenseur de courbure de Riemann (Misner et al. 1973, p. 218), est un tenseur à quatre indices utile en relativité générale. D’autres tenseurs relativistes généraux importants tels que le tenseur de courbure de Ricci et la courbure scalaire peuvent être définis en termes de  R^alpha_ (betagammadelta) .

Le tenseur de Riemann est en quelque sorte le seul tenseur pouvant être construit à partir du tenseur métrique et de ses dérivées première et seconde,

 R^alpha_(betagammadelta)=Gamma_(betadelta,gamma)^alpha-Gamma_(betagamma,delta)^alpha+Gamma_(betadelta)^muGamma_(mugamma)^alpha-Gamma_(betagamma)^muGamma_(mudelta)^alpha,
(1)

 Gamma_(alphabeta) ^ gamma sont des symboles de Christoffel du premier type et  A_(,k) est un dérivé de virgule (Schmutzer 1968, p. 108; Weinberg 1972). Dans une dimension,  R_(1111) = 0 . En quatre dimensions, il y a 256 composants. Utilisation des relations de symétrie,

 R_(iklm) = -R_(ikml) = -R_(kilm),
(2)

le nombre de composants indépendants est réduit à 36. Utilisation de la condition

 R_(iklm) = R_(lmik),
(3)

le nombre de coordonnées se réduit à 21. Enfin, en utilisant

 R_(iklm) + R_(ilmk) + R_(imkl)=0,
(4)

20 des composants indépendants sont laissés (Misner et al. 1973, p. 220-221; Arfken 1985, p. 123-124).

En général, le nombre de composants indépendants dans les dimensions n est donné par

 C_n = 1/(12) n^2(n^2-1),
(5)

les  » nombres pyramidaux à quatre dimensions « , dont les premières valeurs sont 0, 1, 6, 20, 50, 105, 196, 336, 540, 825, … (SIEO A002415). Le nombre de scalaires qui peuvent être construits à partir de  R_(lambdamunukappa) et  g_(munu) est

 S_n = { 1 pour n = 2; 1 /(12) n(n-1)(n-2)(n+ 3) pour n = 1, n2
(6)

( Weinberg 1972). Les premières valeurs sont alors 0, 1, 3, 14, 40, 90, 175, 308, 504,780, … (SIEO A050297).

En termes de tenseur de Jacobi  J^mu_ (nualphabeta),

 R^mu_ (alphanubeta) = 2/3 (J_(nualphabeta) ^mu-J_(betaalphanu) ^mu).
(7)

Laissez

 D ^~_s = partial /(partialx^s) - sum_(l) {s u; l},
(8)

où la quantité à l’intérieur du  {s u; l} est un symbole Christoffel du second type. Puis

 R_(pqrs) = D ^ ~ _q {p r;s} - D ^ ~_r {r q;s}.
(9)

Décomposé dans sa décomposition la plus simple en dimensions  N ,

 R_(lambdamunukappa)=1/(N-2)(g_(lambdanu)R_(mukappa)-g_(lambdakappa)R_(munu)-g_(munu)R_(lambdakappa)+g_(mukappa)R_(lambdanu))-R/((N-1)(N-2))(g_(lambdanu)g_(mukappa)-g_(lambdakappa)g_(munu))+C_(lambdamunukappa).
(10)

Ici,  R_(munu) est le tenseur de courbure de Ricci, R est la courbure scalaire et  C_(lambdamunukappa) est le tenseur de Weyl.

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