<< 5.1 Kalibrovochnye preobrazovaniya v ... | Oglavlenie | 5.3 Interpretaciya zadannogo fona >>
- 5.2.1 Asimptoticheski ploskoe prostranstvo-vremya
- 5.2.2 Global'nye sohranyayushiesya velichiny
- 5.2.3 Naislabeishee ubyvanie gravitacionnyh potencialov
5.2 Izolirovannye sistemy na prostrannstvennoi beskonechnosti
5.2.1 Asimptoticheski ploskoe prostranstvo-vremya
My nazyvaem prostranstvo-vremya asimptoticheski ploskim, esli ono sootvetstvuet izolirovannoi (ostrovnoi) sisteme v ploskom prostranstve-vremeni (sm., naprimer, raboty [4][5]), i v kachestve opredeleniya udovletvoryaet sleduyushim ishodnym ,,naivnym'' trebovaniyam:
- (1)
Na prostranstvennoi beskonechnosti mirovye tochki parametrizuyutsya
koordinatami takimi, chto
.
- (2)
V odnoi iz etih sistem metrika imeet povedenie:
pri , gde i . Oboznachenie sootvetstvuet asimptoticheskomu povedeniyu pri . - (3)
Ne sushestvuet koordinatnyh sistem, dlya kotoryh padenie
potencialov gravitacionnogo polya bylo by bystree, chem v (5.13).
- (4) Tenzor energii-impul'sa istochnikov v sisteme (5.13) imeet
povedenie:
Pereformuliruem eto opredelenie v ramkah polevogo podhoda. Dlya etogo nuzhno vybrat' fon. My vybiraem prostranstvo Minkovskogo v lorencevyh koordinatah (5.13). Posle vybora fona vybor koordinat (v silu kovariantnosti vseh vyrazhenii polevoi formulirovki) ne vazhen, no lorencevy koordinaty zdes' udobny, poskol'ku v nih ochevidno asimptoticheskoe povedenie. Po etoi zhe prichine my ne ispol'zuem kryshki v etoi chasti lekcii. Itak, punkt (1) sohranitsya.
- (2)
V odnoi iz kalibrovok gravitacionnye potencialy imeyut povedenie:
- (3) Ne sushestvuet kalibrovok, gde ubyvanie bylo by bystree, chem v (5.15).
- (4)
Uslovie dlya material'nyh istochnikov takzhe sohranyaetsya:
5.2.2 Global'nye sohranyayushiesya velichiny
Dlya togo, chtoby opredelit' integraly dvizheniya
ostrovnoi sistemy my ispol'zuem vektory Killinga fonovogo
prostranstva Minkovskogo:
gde secheniya opredelyayutsya kak t = const. Kak vsegda velichiny P(K) sohranyayutsya, esli granichnye usloviya ustroeny tak, chto
gde d Sk element koordinatnogo ob'ema na ,,stenkah'' cilindra (sm. Ris. 1), okruzhayushego izolirovannuyu sistemu.
Uravneniya Einshteina v polevoi formulirovke na ploskom fone
mogut byt' perepisany v vide
(sm. (12) v lekcii 4):
Podstanovka (5.20) i (5.21) v (5.18) i ispol'zovanie antisimmetrii privodit eti integraly k vidu:
gde dsi -- koordinatnyi element integrirovaniya na 2-sfere, okruzhayushei izolirovannuyu sistemu.
5.2.3 Naislabeishee ubyvanie gravitacionnyh potencialov
Podstanovka potencialov s povedeniem (5.15) v integraly dvizheniya
privodit k tomu, chto (5.22) okazyvayutsya horosho opredelennymi,
v to vremya kak (5.23) i (5.24)
rashodyatsya. Chtoby izbezhat' etogo,
dostatochno usilit' usloviya padeniya do
gde (+) i (-) oznachayut chetnuyu i nechetnuyu funkcii po otnosheniyu k izmeneniyu znaka 3-vektora . Takaya asimptotika vpervye byla vvedena Redzhe i Teitel'boimom [6].
Usloviya (5.25) dolzhny byt' Puankare invariantny, poetomu
neobhodimo potrebovat' [5]
kak eto chasto trebuyut pri posleduyushih integrirovaniyah [7].
Dlya real'noi ostrovoi sistemy padenie bystree, chem v
(5.15) (ili v (5.25))
nevozmozhno v silu neobhodimosti sootvetstvovat' zakonu N'yutona
v slabopolevom priblizhenii. A vot mozhet li ono byt' slabee bez izmeneniya
osnovnyh integral'nyh harakteristik? Okazyvaetsya, chto
mozhet [7][9][5].
Chtoby opredelit' usloviya padeniya bolee slabye, chem (5.25)
my ispol'zuem
kalibrovochno invariantnye svoistva polevoi formulirovki [5].
Kak my ustanovili,
uravneniya dvizheniya kalibrovochno invariantny na samih sebe. Eto oznachaet,
chto dlya ploskogo fona polnyi tenzor energii-impul'sa
pri preobrazovaniyah (5.9) preobrazuetsya kak:
Vazhno otmetit', chto vyrazhenie
invariantno (v absolyutnom smysle, bezotnositel'no k usloviyam padeniya)
otnositel'no
chto yavlyaetsya samym pervym chlenom summy v (5.27), i, takim obrazom, bol'she ne rassmatrivaetsya.
Teper' budem iskat' ogranicheniya na povedenie . Ispol'zuem sleduyushie ochevidnye trebovaniya:
- (i) Dinamicheskie polya i
udovletvoryayut uravneniyam Einshteina i usloviyam padeniya
(5.16) i (5.25), (5.26).
- (ii) Kazhdaya iz ishodnyh komponent
yavlyaetsya proizvol'noi nezavisimoi velichinoi v kazhdoi tochke prostranstva
Minkovskogo. Estestvenna simmetriya po nizhnim indeksam.
- (iii)
Velichiny
izmenyayutsya kak tenzory pri Puankare preobrazovaniyah.
- (iv) Funkcii yavlyayutsya klassa i kazhdaya sleduyushaya proizvodnaya ot padaet bystree predydukshei na odin poryadok po stepeni r. Takim obrazom, vse svoistva sohranyayutsya dlya .
Predpolozhim usloviya padeniya dlya v forme:
V silu punkta (ii) rassmatrivaem vse chleny tipa v (5.29) kak nezavisimye. Togda, v silu punkta (iv) neravenstvo (5.29) daet ogranichenie na povedenie :
Etogo usloviya dostatochno, chtoby vse ostavshiesya chleny v kalibrovochnoi summe ne davali vklada v . Analogichno, trebovanie sohraneniya pri kalibrovochnyh preobrazovaniyah privodit k
Kombinirovanie (5.30) i (5.31) privodit k ogranicheniyam na povedenie (5.28)
kotoroe odnovremenno garantiruet invariantnost' otnositel'no (5.9) i . Uslovie vyrazhaet tot fakt, chto v real'noi ostrovnoi sisteme gravitacionnye peremennye ne mogut padat' bystree n'yutonova potenciala.
Takim obrazom, podstanovka (5.28) s usloviyami (5.32)
v (5.9) daet povedenie dlya
gravitacionnyh peremennyh v vide:
Asimptotika (5.33) s usloviyami (5.32)
zametno slabee, chem ishodnaya
(5.25). Tem ne menee vse integraly (5.18)
(ili v yavnom vyrazhenii --
(5.22) - (5.24))
sohranyayut svoi znacheniya. Malo togo, pri kazhdom posleduyushem
kalibrovochnom preobrazovanii (5.9) s (5.28) i
(5.32):
my uzhe ne narushim povedenie (5.33), znacheniya P(K) takzhe ostayutsya prezhnimi.
Naislabeishee asimptoticheskoe povedenie (5.33) s usloviyami (5.32) yavlyayutsya novymi rezul'tatami, poskol'ku oni utochnyayut i ispravlyayut izvestnye rezul'taty [7][9].
<< 5.1 Kalibrovochnye preobrazovaniya v ... | Oglavlenie | 5.3 Interpretaciya zadannogo fona >>
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 >> |