Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сборник лекций по общей теории относительности(С. Н. Вергелес)

.pdf
Скачиваний:
67
Добавлен:
27.03.2016
Размер:
552 Кб
Скачать
☆

d s2 = c2 d t2 − d x2 − d y2 − d z2 =

= c2 − ω2(x′2 + y′2) d t′2 − 2ω (y′ d x′ − x′ d y′) d t′ − d x′2 − d y′2 − d z′2.

xµ, µ, ν . . . = 0, 1, 2, 3

x0

xi, i = 1, 2, 3

K0

xa

ηab = diag(1, −1, −1, −1)

xa = (x0, xα), α = 1, 2, 3

xa = 0

abc |x=0 = 0,

x = 0

d2xa

ds2

= 0.

 

τ

 

xa = (x0, xα) , α = 1, 2, 3

x0

xα(x0) = 0, d xα = 0

d s2 = (d x0)2 = c2 d τ2.

d τ = dcs = 1c pgµν d xµ d xν .

d s2 ≥ 0

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi = const

 

 

d τ =

1

√

 

 

d x0.

 

 

 

 

 

 

g00

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g00 > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

g00 > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g00 > 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

xµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

xµ + d xµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

q

 

 

d s2 = gµν d xµ d xµ = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d x(1,2) = −

g00

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−g00

+

g002

 

d xi d xj .

0

g0i d xi

 

 

 

gij

 

g0ig0j

 

q

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(1)

 

 

x0 + d x(1)0 , xi + d xi

 

 

p

0

0

i

(x0, xi i)

 

 

 

q(2)

 

 

x

+ d x(2)

, x + d x

 

 

 

q(1)

q(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

d x0 = d x(2)0 − d x(1)0

 

 

 

 

 

q(1)

p

 

q(2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c/2

 

 

 

 

 

d l

 

 

p

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q(1)

 

q(2)

 

 

 

 

x0

 

 

 

(xi + d xi)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g0ig0j

 

 

 

 

 

 

d l = pγij d xi d xj , γij = −gij +

.

 

 

 

 

 

 

g00

 

 

 

 

 

 

γij

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x0′ = x0, xi′ = fi(xj ))

 

 

γij

 

 

∂µ∂ν gλρ 6= 0

Z 2

p

L = γij dxi dxj

1

d2xµ

µ

dxν dxλ

 

+ νλ

 

 

 

= 0

ds2

ds

ds

xµ

dxµ/ds s = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

λ

 

 

f = ae−iψ

 

 

 

 

 

 

 

 

a = const, ψ = kµxµ, kµkµ = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

kµ =

∂ψ

, gµν kµkν = 0.

 

 

 

 

µ

 

 

 

 

 

∂x

 

 

 

 

 

 

ψ

kµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dkµ = 0

 

 

 

 

 

 

 

 

( kk)µ = 0

d kµ

µ

ν

 

λ

 

µ

µ

 

 

 

+ νλk

k

 

 

= 0,

d x = k

 

d λ.

 

d λ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d s = √d xµ d xµ = 0

d s

s

δS = −mcδ Z1

2 d s = 0,

 

 

 

d s =

gµν (x) d xµ d xν

.

 

2

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

2gµν d xν d

δxµ

gλν,µ d xλ d xν δxµ

δS = −mc Z1

 

 

 

 

 

+

 

 

d s .

 

 

2 d s

 

 

2 d s · d s

uµ ≡ d xµ → gµν uµuν = 1. d s

δS = −mc Z1

2

gµν uν d δxµ + 2

+ gλν,µuλuν δxµ d s .

 

 

 

1

 

δS = −mc gµν uν δxµ 1 + mc Z

ds δxµ

ds(gµν uν ) − 2 ∂xµ

· uλuν .

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

1 ∂gλν

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

ν

 

d uν

 

d xλ

 

λ

 

 

 

 

 

d uν

 

1

 

 

 

 

 

λ

ν

 

 

 

(gµν u

) = gµν

 

+ gµν,λ

 

u

 

= gµν

 

 

 

+

 

 

 

(gµν,λ

+ gµλ,ν ) u

u

,

d s

 

d s

 

d s

 

2

 

 

d s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

d uν

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δS = −mc gµν uν δxµ 1 + mc Z d sδxµ gµν

 

+

 

 

(gµν,λ + gµλ,ν − gλν,µ) uλuν =

d s

2

 

 

 

 

 

 

µ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d u

ρ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ν

 

 

 

µ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ρ

λ

u

ν

 

 

 

 

= −mc gµν u δx

1 + mc Z

d sδx gµρ d s

+ λν u

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δS = 0

∂S

Pµ ≡ −∂xµ = mc uµ.

gµν PµPν = m2c2

gµν ∂S ∂S = m2c2. ∂xµ ∂xν

 

1

 

1

d xµ d xν

 

δS = −

 

δ Z

d τ

 

gµν (x)

 

 

 

+ e(τ)(mc)2

.

2

e(τ)

d τ

d τ

τ

 

 

 

 

 

 

 

 

e(τ)

e(τ) xµ(τ) e(τ)

1 p

e(τ) = mc gµν x˙ µx˙ ν .

τ

m = 0

τ

L = −12 e−1gµν x˙ µx˙ ν + e(mc)2 .

e(τ) xµ(τ)

gµν = ηµν + hµν , ηµν = diag(1, −1, −1, −1) |hµν (x)| 1

 

 

 

 

 

 

hµν

 

 

 

0

 

 

 

 

 

hµν

u

0

00i =i − i 00

x = ct

 

 

 

d s = c d t

 

= 1 |u | 1

 

d2 xi

2

i

2

 

 

 

 

 

 

= −c

00

= c

i 00.

 

 

 

 

d t2

 

 

 

β = v/c → 0

i 00 = −

1 ∂g00

 

∂g0i

 

 

 

+

 

 

.

2 ∂xi

∂x0

β → 0

d2xi

= −

c2

 

∂g00

 

 

 

 

.

dt2

2

∂xi

−∂φ/∂xi φ(x)

2φ g00 = 1 + c2 .

g00

c−1

φ

g00 → 1

g00 − 1 ≈ −2 · 10−9

g00

g00

 

 

ηµν

 

xµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

p q

(x0, xi) (x0 + dx0, xi + dxi)

dx0 = (dx0

+ dx0

 

)/2

 

 

 

 

 

(1)

(2)

 

 

 

 

 

 

 

q

 

p

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d x0

= −

g0i

d xi.

 

 

 

 

 

g00

 

 

 

 

pq

xi(s) 0 ≤ s ≤ 1

l

{xi(0)} {xi(1)}

 

p

q

 

p

x0

 

 

 

xi

x0

 

q

 

 

 

 

x0 − Zl g00 d xi .

 

 

g0i

 

 

 

 

x0

p

 

 

 

x0

 

 

q

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

x0

p q

 

 

 

 

 

 

 

 

τ = 1 +

φ

 

x0

 

 

 

.

 

c2

c

x0

ω0 = c∂ψ/∂x0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ψ

 

 

 

 

x0

 

 

 

ω0

 

ω =

∂ψ

=

 

∂ψ ∂x0

= (g00)−1/2 ω0.

 

 

 

 

 

 

 

∂τ

∂x0

∂τ

 

 

 

 

 

 

 

 

ω =

1 − c2

ω0

ω0

= −c2 .

 

 

 

 

 

φ

 

 

ω

 

φ

ω1

ω2 = (1 + φ0/c2)ω1

φ0

 

 

ω(1+φ/c2) = const

 

ω

= −

φ

 

 

 

 

.

 

 

ω

c2

 

ω

ω

h ≈

10−15 ÷ 10−16

S =

n

−mnc Z

 

X

 

,

ω

ω

= 1, 05 ± 0, 05

γ

ω= g H = 2 · 10−15.

ωc2

F e57

ω

ω

= 1, 00 ± 0, 01.

104

qgµν (xn) d xnµ d xnν − c Z

Aµ(xn) d xnµ −

 

 

 

en

 

 

−

1

Z

gµν gλρFµλFνρ√

 

d(4) x.

 

−g

 

16πc

 

n

 

xnµ = xnµ(sn)

n

sn

mn, en

A(x) = Aµ(x) d xµ

Fµν = ∂µAν − ∂ν Aµ

δgµν (x)

T µν

Tmµν +TAµν

F = d A

F = d A = ∂µAν d xµ d xν = 12Fµν d xµ d xν .

Fµν

(2, 0)

δS = 0

δS

δxnµ δAµ(x)

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z T µν (x)δgµν (x)p−g(x) d(4) x.

δgS = −

 

 

2c

 

d xnµ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

µ

 

 

 

 

 

 

µ

 

 

un =

d sn

,

 

d sn = qgµν (xn) d xn d xnν .

−

n

mnc2

Z unµunν d sn · δgµν (xn).

 

 

2c

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tmµν (x) = (−g(x))−1/2

 

n

mnc2

Z d snδ(4)

(x − xn) · unµunν .

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

TAµν = −4π F µλF νλ − 4gµν F λσFλσ .

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

δg = g ·gµν δgµν

 

 

T µν =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(gµν → diag(1, −1, −1, −1) )

SmA