<< 4.1 Fiksirovannye fony v OTO | Oglavlenie | 4.3 Problemy polevoi formulirovki OTO >>
- 4.2.1 Obobshenie modeli Dezera
- 4.2.2 Principy postroeniya oboshennoi polevoi formulirovki OTO
- 4.2.3 Postroenie oboshennoi polevoi formulirovki OTO s pomosh'yu razdeleniya na fon i dinamicheskie polya
4.2 Obobshennaya polevaya formulirovka OTO
4.2.1 Obobshenie modeli Dezera
V rabotah [13][16]
my obobshili podhod predlozhennyi Dezerom [11].
Prezhde vsego, vmesto prostranstva Minkovskogo v lorencevyh koordinatah
my predlagaem ispol'zovat' proizvol'no iskrivlennyi fon s
zadannoi metrikoi
i zadannymi
fonovymi material'nymi polyami
, udovletvoryayushimi
fonovym uravneniyam Einshteina:
Kak okazalos', ispol'zovanie formalizma 1-go poryadka vovse ne obyazatel'no dlya postroeniya polnoi i zamknutoi (bez beskonechnyh razlozhenii) teorii. Teriya mozhet byt' postroena tak, chto nekotorye funkcii ne budut imet' yavnogo vyrazheniya cherez dinamicheskie peremennye, no uravneniya, kotorym oni udovletvoryayut dostatochno prosty i issledovanie ne vyzyvaet trudnostei. Chasto takoi formalizm 2-go poryadka bolee udoben i zdes' my ispol'zuem imenno ego dlya predstavleniya rezul'tatov.
Poka zapishem deistvie, kotoroe obobshaet deistvie Dezera bez konkretnogo
vida lagranzhianov (ih my opredelim pozzhe) dlya gravitacionnogo polya
i nabora material'nyh polei
:
gde kovariantizovannyi operator bezmassovogo polya spina 2, obobshayushii operator v (4.1), est'
Operator opredelim pozzhe, no zametim, chto dlya Richchi-ploskogo fona on ischezaet i (4.10) preobrazuetsya v
Pravaya chast' v uravneniyah (4.10) i (4.12) yavlyaetsya simmetrichnym (metrichesmkim) tenzorom energii-impul'sa sistemy, sootvetstvuyushim deistviyu (4.9):
Okazyvaetsya, chto dlya Richchi-ploskogo fona divergenciya ot levoi chasti uravnenii (4.12) obrashaetsya tozhdestvenno v nul':
a eto vedet k zakonu sohraneniya
Takoi zakon ne vypolnyaetsya dlya obshego fona v uravneniyah (4.10) i eta problema budet obsuzhdat'sya pozzhe.
Analogichno tomu kak postroeny gravitacionnye uravneniya (4.10) stroyatsya material'nye uravneniya, gde levaya chast' lineina po dinamicheskim peremennym, a pravaya predstavlyaet nekotoryi ,,tok''.
Ekvivalentnost' OTO ustanavlivaetsya posle otozhdestvlenii
V sravnenii s rabotoi Dezera nami [13][16] byla podrobno ,,oboznachena'' i issledovana kalibrovochnaya (tak nazyvaemaya vnutrennyaya) invariantnost'. To est' invariantnost' otnositel'no preobrazovanii, kotorye ne zatragivayut ni koordinat, ni fonovoi metriki s fonovymi polyami. Eti preobrazovaniya vyglyadyat tak
gde, voobshe govorya, ne predpolagaetsya ni malosti polei, ni malosti kalibrovochnyh funkcii (konechno, bez predpolozhenii o malosti neobhodimo uchityvat' vse poryadki v beskonechnyh ryadah). Invariantnost' sostoit v sleduyushem. Lagranzhian v (4.1) invarianten dlya preobrazovanii (4.17) s tochnost'yu do divergencii na fonovyh uravneniyah dvizheniya. Takim obrazom, samo deistvie (4.1) invariantno s tochnost'yu do poverhnostnyh chlenov. Uravneniya dvizheniya yavlyayutsya kalibrovochno invariantnymi na nih samih (to est', esli oni udovletvoreny) i na fonovyh uravneniyah. Tenzor energii-impul'sa kalibrovchno invarianten, no s tochnost'yu do divergencii:
gde operator opredelen v (4.11) i yavlyaetsya 4-kovariantnoi divergenciei. Podrobnee svoistva i nekotorye prilozheniya kalibrovochnyh preobrazovanii v polevom podhode budut dany v sleduyushei lekcii 5.
4.2.2 Principy postroeniya oboshennoi polevoi formulirovki OTO
Razvivaya polevuyu formulirovku OTO (sm. uravneniya (4.8) - (4.18)), dlya postroeniya my [13] ispol'zovali princip predlozhennyi Dezerom:
- I.Istochnikom lineinogo bezmassovogo polya spina 2 v gravitacionnyh uravneniyah dolzhen byt' simmetrichnyi tenzor energii-impul'sa vseh dinamicheskih polei, vklyuchaya gravitacionnoe pole.
Drugoi princip, ispol'zuetsya v rabote Grishuka [17] i mozhet byt' sformulirovan kak
- II.Ot gravistatiki (ot zakona N'yutona) k gravidinamike (k uravneiyam Einshteina).
Sposob postroeniya po etomu principu zaklyuchaetsya v obobshenii zakona Nyutona na sluchai special'noi teorii otnositel'nosti:
(i) Snachala odna komponenta plotnosti zamenyaetsya na 10 komponent material'nogo tenzora energii-impul'sa .
(ii) Iz etogo sleduet, chto odnu komponentu gravitacionnogo potenciala nuzhno zamenit' 10-yu gravitacionnymi potencialami .
(iii) Dalee neobhodimo laplasian zamenit' na dalambertian, kak eto dolzhno byt' v special'noi teorii otnositel'nosti: .
(iv) Sleduyushii shag -- eto vklyuchenie samodeistviya:
.
(v) I, nakonec, dobavlenie k levoi chasti chlenov
vostanavlivaet kalibrovochnuyu invariantnost' teorii.
V rezul'tate poluchayutsya uravneniya
, kotorye est' uravneniya (4.12)
i est' tochno uravneniya Einshteina.
Tretii princip osnovyvaetsya na kalibrovochno invariantnyh svoistvah polevoi formulirovki [16] i blizok k tomu kak mogut byt' postroeny mnogie iz kalibrovochnyh teorii. Etot princip postroeniya zaklyuchaetsya v lokalizacii parametrov nekotoroi gruppy preobrazovanii, otnositel'no kotoroi ishodnaya teoriya invariantna. Lokalizaciya zaklyuchaetsya v tom, chto postoyannye parametry stanovyatsya zavisimymi, skazhem, ot koordinat. Voznikshaya neinvariantnost' kompensiruetsya kak raz vnov' vvedennymi kallibrovochnymi (kompensiruyushimi) polyami. Nash princip zvuchit kak
- III. ,,Lokalizaciya'' fonovyh vektorov Killinga ,
i svoditsya k sleduyushemu:
(i) Rassmotrim sistemu dinamicheskih polei na zadannom fone (s metrikoi i obladayushim vektorami Killinga ) s lagranzhianom .
(ii) Otnositel'no ,,kalibrovochnyh'' preobrazovanii , v lineinom priblizhenii po , uravneniya sistemy invariantny na samih sebe, a lagranzhian invarianten s tochnost'yu do divergencii.
(iii) Teper' ,,lokalizuem'' kakoi libo iz vektorov , zdes' pod lokalizaciei my ponimaem zamenu vektora Killinga na proizvol'nyi vektor .
(iv) Posle etogo trebuem sohraneniya prezhnei invariantnosti. Chtoby udovletvorit' etomu trebovaniyu neobhodimo vvesti kompensiruyushee (gravitacionnoe) pole takim obrazom, chto . Posledovatel'noe postroenie teorii polei privodit k obobshennoi polevoi formulirovke OTO.
4.2.3 Postroenie oboshennoi polevoi formulirovki OTO s pomosh'yu razdeleniya na fon i dinamicheskie polya
Chetvertyi princip postroeniya oboshennoi polevoi formulirovki
my vydelyaem v otdel'nyi podpunkt, poskol'ku udelim emu bol'she vnimaniya.
Imenno takoe postroenie daet bolee naglyadnuyu svyaz' mezhdu polevoi
formulirovkoi i obychnoi geometricheskoi formulirovkoi OTO. Deistvitel'no,
esli eto est' vsego lish' razlichnye predstavleniya odnoi i toi zhe teorii
i perehod ot polei formulirovki k geometricheskoi dostigaetsya s pomosh'yu
otozhdestvlenii (4.16), to veroyatno, chto perehod ot geometricheskoi
formulirovki k polevoi
mog by osushestvlyat'sya s pomosh'yu razbieniya tipa (4.16).
Deistvitel'no, chasto po tem ili inym prichinam v OTO
delayut razbienie einshteinovskoi metriki na fonovuyu i dinamicheskuyu
chasti:
V takom podhode net nichego protivorechivogo. Odnako samo postroenie yavlyaetsya evristicheskim i mnogie ego svoistva ne tak uzh prosto vyyasnit'. My [15] razvili podhod (4.19) - (4.20) kak polevuyu teoriyu so vsemi ee atributami. To est' predstavlen lagranzhian, iz kotorogo sleduyut uravneniya i tenzor energii-impul'sa, sleduyut kalibrovochnye svoistva. Zdes' my predstavlyaem osnovnye elementy etogo podhoda. Snachala sformuliruem sam princip postroeniya:
- IV. Polevaya formulirovka OTO stroitsya s pomosh'yu razbienii peremennyh obychnoi geometricheskoi formulirovki OTO na fonovye i dinamicheskie chasti.
Rassmotrim obychnoe destvie OTO:
gde fonovye peremennye yavlyayutsya resheniyami fonovyh uravnenii Einshteina:
Razbieniya (4.22) tochno obratny otozhdestvleniyam (4.16) i obobshayut (4.19), a uravneniya (4.23) -- eto uravneniya (4.8). Postroenie dinamicheskogo lagranzhiana [15]:
-- eto est' oboshenie konstrukcii Dezera [11]. Lagranzhian (4.25) -- eto lagranzhian v deistvii (4.9):
gde , proporcionalen uravneniyam (4.23) i (4.24), a c i , takaya zhe kak v KBL modeli. Konkretno gravitacionnaya i material'nye chasti imeyut sleduyushee yavnoe vyrazhenie:
Var'irovanie deistviya (4.9) so znacheniyami lagranzhianov
(4.26) i (4.27)
po gravitacionnym peremennym daet uravnenie (4.10):
gde gravitacionnaya lineinaya chast' (4.11) mozhet byt' zapisana kak
a lineinaya material'naya chast' kak
Polnyi tenzor energii-impul'sa sootvetstvuyushii (4.9) i po chastyam predstavlenyi v (4.13) est'
V sleduyushei lekcii 5, ispol'zuya obshekovariantnye svoistva sistemy (4.21) i razbieniya (4.22), my pokazhem kak poluchit' vse kalibrovochnye svoistva polevoi formulirovki.
<< 4.1 Fiksirovannye fony v OTO | Oglavlenie | 4.3 Problemy polevoi formulirovki OTO >>
Publikacii s klyuchevymi slovami:
zakony sohraneniya - Obshaya teoriya otnositel'nosti - gravitaciya
Publikacii so slovami: zakony sohraneniya - Obshaya teoriya otnositel'nosti - gravitaciya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> |