<< 2.1 Klassicheskii metod Belinfante | Oglavlenie | 2.3 Obobshennaya procedura Belinfante ... >>
- 2.2.1 Obosnovanie ispol'zovaniya metoda Belinfante v modeli KBL
- 2.2.2 Prilozhenie metoda Belinfante k KBL modeli
- 2.2.3 Svoistva novyh zakonov sohraneniya
2.2 Prilozhenie procedury Belinfante k modeli Kaca, Bichaka i Linden-Bella
2.2.1 Obosnovanie ispol'zovaniya metoda Belinfante v modeli KBL
Neobhodimost' ispol'zovaniya fona zalozhena v samom opredelenii metoda Belinfante [1]. V teoriyah s lagranzhianom (2.9) vzaimodeistviya rasssmatrivayutsya na zadannom fone, kotoryi yavlyaetsya neobhodimoi sostavlyayushei modeli, i eto privodit k uspehu primeneniya metoda. Simmetrizuya psevdotenzor Einshteina, Papapetrou [3] vynuzhden byl ispol'zovat' vspomogatel'nuyu metriku Minkovskogo. I, deistvitel'no, primenenie etogo metoda v OTO bez ispol'zovaniya fona [4] daet ,,nerazumnye'' nulevye rezul'taty dlya sohranyayushihsya velichin. Mozhno li v OTO, v bolee slozhnyh sluchayah, chem rassmotrel Papapetrou [3], primenyat' etot metod?
Cnova vspomnim o modeli
Kaca-Bichaka-Linden-Bella [5] (KBL), kotoraya byla podrobno izlozhena
v lekcii 1. S odnoi storony, v model' KBL
vklyuchena fonovaya metrika, napomnim, KBL lagranzhian est'
,
.
S drugoi storony, v zakone sohraneniya KBLforma toka standartna:
s obobshennym tenzorom energii-impul'sa i predstavlennym yavno spinovym chlenom . Procedura Belinfante kak raz dolzhna preobrazovat' tak, chtoby spinovyi chlen ischez iz yavnogo rassmotreniya kak eto proishodit v (2.19). Takim obrazom my imeem horoshie predposylki dlya primeneniya metoda Belinfante k modeli KBL. Voznikaet vopros: A zachem kak-to izmenyat' KBL model', kotoraya obladaet ryadom dostoinstv, udovletvoryaya trebovaniyam (i) - (vii) otmechennym v lekcii 1? Okazyvaetsya, krome dostoinstv, sushestvuyut i problemnye voprosy, kotorye mozhno pred'yavit' k KBL modeli, i kotorye mozhno razreshit' Belinfante metodom.
- 1. Odin iz nih sostoit v tom, chto nevozmozhno postroit'
uglovoi moment izolirovannoi sistemy tol'ko s pomosh'yu
, neobhodimo privlech' tenzor spina
. Predstavlyaetsya bolee predpochtitel'nym,
esli odni i te zhe svoistva modeli opisyvayutsya minimal'nym kolichestvom
ob'ektov, a luchshe edinym. Imenno dlya etogo prednaznachen
Belinfante metod. Imenno poetomu mnogie avtory 50-h godov,
vklyuchaya Landau i Lifshica [6], Goldberga [7],
stremilis' postroit' simmetrichnye psevdotenzory.
Starayas' izbezhat' ispol'zovaniya spinovogo chlena, Papapetrou [3]
primenil metod Belinfante k psevdotenzoru Einshteina.
- 2. Drugoi vopros sostoit v tom, chto forma kanonicheskih velichin, opredelyaemyh metodom Neter, zavisit ot divergencii, kotorye mogut byt' dobavleny k lagranzhianu. A eto oznachaet, chto dlya raznyh granichnyh uslovii my dolzhny ispol'zovat' kazhdyi raz sovsem razlichnye velichiny. S odnoi storony, v etom net tragedii. V termodinamike tak i proishodit, i avtory rabot [8][9], appeliruya k takoi analogii nahodyat v etom preimushestvo. S drugoi storony, naprimer, vyrazhenie dlya plotnosti energii vibriruyushei struny ne zavisit ot togo, kak zakrepleny ee koncy, ono vsegda odno i to zhe. Ishodya iz etogo my hoteli by izmenit' tak KBL model', chtoby obshaya forma sohranyayushegosya toka i superpotenciala ne zaviseli ot divergencii v lagranzhiane.
2.2.2 Prilozhenie metoda Belinfante k KBL modeli
V ostatke etoi chasti lekcii 2 izlagayutsya rezul'taty,
opublikovannye v rabotah [10][12]. Itak, dlya spinovyh
koefficientov KBL postroim popravku Belinfante po standartnym
pravilam (2.17):
gde vvedem oboznacheniya dlya novyh toka i superpotenciala, i predstavim strukturu toka:
Zametim, chto spinovyi chlen, kak i polozheno, otsutstvuet. ,,Simmetrizovannyi'' obobshennyi tenzor energii-impul'sa imeet vid:
a Z-chlen, kak i vezde, obrashaetsya v nul' na killingovyh vektorah fona.
Novyi superpotencial imeet formu:
interesna i sama po sebe: dlya ona perehodit v izvestnyi superpotencial Papapetrou [3]. Takim obrazom superpotencial (2.26) yavlyaetsya obobsheniem superpotenciala Papapetrou na proizvol'no iskrivlennyi fon i dlya proizvol'nyh vektorov .
2.2.3 Svoistva novyh zakonov sohraneniya
V rezul'tate sohraneny vse poleznye svoistva KBL modeli, korotko povtorim ih:
- (i) Postroen sohranyayushiisya tok:
.
- (ii)
opredelyaetsya Neter-Belinfante
proceduroi i dannym lagranzhianom.
Sm. obsuzhdenie voprosa edinstvennosti v sleduyushei chasti lekcii 2.
- (iii) Sohranena obshaya kovariantnost'.
- (iv) Zakony sohraneniya rabotayut na proizvol'no
iskrivlennyh fonah.
- (v) Ispol'zuyutsya proizvol'nye .
- (vi) Postroen sootvetstvuyushii antisimmetrichnyi superpotencial.
- (vii) Udovletvoryayutsya neobhodimye estestvennye testy.
Krome sohranennyh svoistv poyavilis' novye:
- (viii) Spinovyi chlen ischez iz
opredeleniya toka. Dlya lyubogo fonovogo vektora Killinga
(v tom chisle dlya prostranstvennyh vrashenii, esli oni prisutstvuyut)
budet ispol'zovat'sya sohranyayushiisya tok, opredelyaemyi TOL'KO
obobshennym tenzorom energii-impul'sa:
.
Sm. takzhe obsuzhdenie dalee.
- (ix) Velichiny
,
i
ne zavisyat ot divergencii v lagranzhiane.
Sm. obsuzhdenie v sleduyushei chasti lekcii 2.
- (x) Svoistva novogo obobshennogo tenzora
energii-impul'sa.
Tenzor energii-impul'sa v (2.24) imeet vid:
(a) Kak i v kanonicheskom analoge, pervoe slagaemoe -- eto vozmushenie material'nogo tenzora energii-impul'sa, pravda teper' simmetrizovannoe.
(b) Vtoroi chlen -- eto simmetrichnyi tenzor energii-impul'sa svobodnogo gravitacionnogo polya:
(c) Poslednie dva chlena v (2.28) otvechayut za ,,potencial'noe'' vzaimodeistvie s fonovoi geometriei. Pervyi iz nih simmetrichen, vtoroi -- antisimmetrichen. Eto privodit k tomu, chto esli i tol'ko esli s postoyannoi , to est' esli fonovoe prostranstvo-vremya -- eto prostranstvo Einshteina po Petrovu [13]. Takim obrazom, simmetrizaciya Belinfante pri obobshenii na iskrivlennye fony okazalas' ogranichennoi -- v smysle ,,simmetrizacii'' -- prostranstvami Einshteina.
(d) V lekcii 1 my opredelilis', chto dlya postroeniya global'nyh zakonov sohraneniya vazhnym yavlyaetsya ,,differencial'noe'' sohranenie toka. Tem ne menee, interesno: vypolnyaetsya li differencial'nyi zakon sohraneniya dlya obobshennogo tenzora energii-impul'sa? Okazyvaetsya, chto esli i tol'ko esli , dlya bolee slozhnyh poluchim .
(e) Nesmotrya na to, chto v sluchae samogo obshego fona net simmetrizacii tenzora energii-impul'sa i net differencial'nogo zakona sohraneniya dlya tenzora energii-impul'sa, metod Belinfante vyponil svoyu zadachu. Tok sohranyaetsya na vseh proizvol'no iskrivlennyh fonah bez yavnogo uchastiya spinovogo chlena. V sluchae esli raven -- vektoru Killinga fona, to etot zakon sohraneniya uproshaetsya do: , gde uchastvuet tol'ko , hotya by i ne simmetrichnyi(!), hotya by i (!). Eto predstavlyaetsya vazhnym dlya prilozhenii v kosmologicheskih zadachah. Deistvitel'no, resheniya Fridmana ne yavlyayutsya prostranstvami Einshteina, no oni obladayut, naprimer, killingovymi vektorami vrashenii . Eto znachit, chto s pomosh'yu , mogut byt' raschitany uglovye momenty astrofizicheskih ob'ektov na fone fridmanovskoi geometrii.
(f) Ostalsya vopros o vtoryh proizvodnyh v tenzore energii-impul'sa (2.29). Voobshe govorya, v teorii s uravneniyami vtorogo poryadka ih prisutstvie v tenzore energii-impul'sa nezhelatel'no v smysle postanovki nachal'noi zadachi. Mnogie avtory (sm., naprimer, nedavnyuyu rabotu [14]), predpochitayut imet' tol'ko pervye proizvodnye v tenzore energii-im- pul'sa. No davaite obsudim, tak li plohi nashi dela. Pust' nachal'naya giperpoverhnost' zadaetsya kak x0=0. Global'nye velichiny, kak my ih opredelili v lekcii 1, zadayutsya nulevoi komponentoi toka:
Nulevaya komponenta novogo toka vyrazhaetsya cherez tok KBL i popravku Belinfante kak ; (k=1, 2, 3). Ostalas' tol'ko prostranstvennaya divergenciya po prichine, chto popravka atisimmetrichna po pervym dvum indeksam. No poskol'ku KBL tok i popravka zavisyat tol'ko ot pervyh proizvodnyh, to soderzhit tol'ko pervye vremennye proizvodnye. Takim obrazom, nachal'naya zadacha mozhet byt' opredelena korrektno.
- (xi) Nakonec, obsudim svoistva novogo superpotenciala
(2.26).
(a) Kak my uzhe otmetili, (2.26) antisimmetrichen v silu antisimmetrii velichiny , opredelennoi v (2.27). My takzhe otmetili, chto superpotencial (2.26) obobshaet superpotencial Papapetrou [3].
(b) Na nash vzglyad kazhetsya vazhnym, chto novyi superpotencil lineino zavisit ot vozmushenii metricheskoi plotnosti: . Deistvitel'no, model' postroena bez priblizhenii, i v zadachah, gde rassmativayutsya vozmusheniya otnositel'no zadannogo fona my mogli by ne zabotit'sya o probleme shodimosti approksimacii v kazhdom sleduyushem poryadke v zavisimosti ot malosti , tak kak nashe vyrazhenie dlya superpotenciala tochnoe.
(c) Sushestvuet drugaya poleznaya forma novogo superpotenciala:
Po forme etot superpotencial sovpadaet s superpotencialom Abbotta-Dezera [15], odnako oni rashodyatsya nachinaya so vtorogo poryadka vozmushenii, i eto vazhno. Kak bylo otmecheno, nash novyi superpotencial (2.26) udovletvoryaet vsem priznannym estestvennym testam, v to vremya kak superpotencial Abbotta-Dezera ne daet pravil'nogo 4-impul'sa Bondi-Saksa dlya izluchayushei sistemy [12].
<< 2.1 Klassicheskii metod Belinfante | Oglavlenie | 2.3 Obobshennaya procedura Belinfante ... >>
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 >> |