Tensor de Riemann

DESCARGAR Cuaderno de Mathematica

El tensor de Riemann (Schutz 1985)  R^alpha_ (betagammadelta), también conocido como tensor de curvatura de Riemann-Christoffel (Weinberg 1972, p. 133; Arfken 1985, p. 123) o tensor de curvatura de Riemann (Misner et al. 1973, p. 218), es un tensor de cuatro índices que es útil en la relatividad general. Otros tensores relativistas generales importantes tales que el tensor de curvatura de Ricci y la curvatura escalar se pueden definir en términos de  R^alfa_ (betagammadelta).

El tensor de Riemann es en cierto sentido el único tensor que se puede construir a partir del tensor métrico y sus derivados primero y segundo,

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

donde  Gamma_(alphabeta)^gammason símbolos de Christoffel del primer tipo y  A_ (, k) es una derivada de coma (Schmutzer 1968, p. 108; Weinberg 1972). En una dimensión,  R_ (1111) = 0. En cuatro dimensiones, hay 256 componentes. Haciendo uso de la simetría de las relaciones,

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

el número de componentes independientes se reduce a 36. Uso de la condición

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

el número de coordenadas se reduce a 21. Por último, utilizando

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

20 se dejan componentes independientes (Misner et al. 1973, pp 220-221;Arfken 1985, 123-124).

En general, el número de componentes independientes en dimensiones n viene dado por

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

los «números piramidales de cuatro dimensiones», cuyos primeros valores son 0, 1, 6, 20, 50, 105, 196, 336, 540, 825, … (OEIS A002415). El número de escalares que se pueden construir a partir de  R_ (lambdamunukappa) y  g_ (munu) es

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

(Weinberg 1972). Los primeros valores son entonces 0, 1, 3, 14, 40, 90, 175, 308, 504,780, … (OEIS A050297).

En términos del tensor de Jacobi J^mu_(nualphabeta),

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

Let

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

donde la cantidad dentro de  {s u; l} es un símbolo Christoffel de segundo tipo. Entonces

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

se descompone en sus más simple descomposición en N dimensiones,

 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)

Aquí,  R_ (munu) es el tensor de curvatura Ricci, R es la curvatura escalar, y C_(lambdamunukappa) es el tensor de Weyl.

You might also like

Deja una respuesta

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.