
- 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'
,
.
forma toka standartna:
s obobshennym tenzorom energii-impul'sa



- 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


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 tokavyrazhaetsya 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 >> |