| 职老:【量子化广相】 |
| 送交者: 职老 2016年08月19日16:37:38 于 [茗香茶语] 发送悄悄话 |
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【1】广义相对论下的张量,流形,纤维结构 俺们知道,张量TENSOR是一个非常有意思的概念,他用来表示向量,纯量关系的一种多线性函数—线性关系,包括内急,外籍,线性映射,笛卡尔积。在N维度空间内,如果把张量的序(阶)写做R,张量就是一个有N的R次方分量的函数。 比如, R=0,零界张,就是纯量; R=1,一劫张,就是向量; R=2,二姐张,就是矩阵
举个栗子,对于3维度空间,R=1的时候的张量就表示为(X,Y,Z)^T也就是说,对于每个空间轴都存在着对应的张量,并分成:协变张量,逆变张量,混合张量。 在数学上,张量是一个几何实体,并且不依赖坐标系选择,就实际应用而言,利用扩散张量成像,可以产生大脑的扫描图,利用了水在器官里面的微分透性的张量。
一个(M,N)型的张量被定义为一个多重线性映射:MULTILINEAR MAP,这个也就是前两天道奇同学说的MAP T:V*X……..XV*(M COPIES)X VX……XV (N COPIES)----R 在这里,前面一项V*叫对偶空间,V叫做向量空间
具体计算,就是如果一个3阶张量(2,5,7)的实体,当从《1,1,1》这样的实体S^3球开始,一共有70个值。 对于广义相对论中的黎曼曲率张量,他是一个维度为《4,4,4,4》 (3个空间+一个时间)的四阶张量,就有256=4X4X4X4的向量也就是矩阵存在,但其中大约只有20个分量是独立的。
那么张量场 TENSOR FIELD是什么概念呢? 就向量场而言就是:从点到点的变化的向量,如果空间的每一个点的属性都可以用一个张量来代表的话,那么这个场就是张量场,比如应力张量场STRESS-ENERGY TENSOR FIELD,而定义在流形上的场每个流形上的点就有一个张量。向量从就是依赖于流形作为参数的向量空间,比如下面要谈的辛流形。而切丛就是TANGENT BUNDLE,切空间组成的向量从,拥有所谓的光滑流形,或者叫做微分流形SMOOTH MANIFOLD的拓扑流形,可以扩展为纤维丛:派;E –B 的连续满射,而向量场可以叫做切从的截面。
张量场是对流行的每一个点都定义一个张量值。
而张量场,可以有个密度,要乘以雅可比矩阵,变成向量从
俺们知道,数学家HEINZ HOPF描述了他的纤维丛FIBRATION,借着复数,其实就是拓扑学的一个的一个最普遍内容。这个理论首先从C^2内的S^3球面入手,在4维度空间内的单位S^3球就是就是一个距离原点一个单位长度的点的集合,比如太阳,比如原子核,就是一个S^3球。因为是4维度时空,4个实数坐标就表示为:X1^2+Y1^2+X2^2+Y2^=1,但如果把Z1=X1+iY1这样用复数表示,同理Z2,这样就绝对值下Z1^2+Z2^2=1了,这样S^3球就可以简化为复数平面下的一个圆了。但是这是一个复平面,如果轴线Z2=0,就是复直线,对应一个实平面,他与S^3球相交皆满足Z1绝对值=1的点(Z1,0)。就是说在S^1圆上的点。而如果Z1=0, Z2=aZ1,a为一个复数,对应于S^3球面上的一个圆,所以S^3球面上充满了圆,好像一个膨胀的4个维度不同颜色的毛线球,但是那种交接的不是正球的,象一种面包,对于每个S^2内的点,就是说所有复数a的值,都有一个圆,而且没有两个这样的圆会在不同的a值情况下相同,就好像一个圆铁圈不断的自绕成一个更大的铁圈,但每个地方会出现一个交叉的小圆弧,类似一个花坛,这个分解3维度球的过程就叫做HOPF纤维化,而S^3与S^2之间的映射很有意思,不能被描述为一个常值映射,而高维度下的S^N与S^P之间的映射就更复杂了。
俺们知道,所谓几何结构,指的是实体流形M的N次方上的二阶张量场T。如果用G属于GLN®来表示T的线性群,通过结构群约化我们可以赋予TM以G从结构,这时我们叫M为G的流形。举个栗子: 就定向流形M的N次方,可以看做GLN+®流形,比如黎曼流形(M的N次方,g) ,而易欣流形(M的2N次方,w)w 为非退化的斜对称(0,2)张量/2形式,就可以看做SP2N(R)流形,而姨夫流形(M的2N次方,J)在这里J 为(1,1)张量。
如果G结构呈现点态,而我们希望进一步T在每个淋浴中均可以标准化为“平坦”张量场,就需要附加一个可积分性的条件。对于RIEMAN流形,F就是RIEMAN的曲率张量,也叫做黎曼定理。对于姨夫流行或者易欣流形,F分别对应NIJENHUIS张量的NJ(NWELANDER-NIRENBERG定理)和DW(DARBOUX定理),相应的平坦流形也就是复流形和辛流形。其中黎曼几何几乎都在平坦流中引用,复流形最近才火起来,而辛流形仍然没有火。除了在姨夫流形的HERMITE流形上对应以外,KAHLER流形有多种不同定义方式,一般吧HERMITE流形的M的2N次方称为KAHLER流形。从平坦度量的角度看,HERMITE流形成为KAHLER流形的充分必要条件是(A’)在任意点附近均存在全纯坐标系使得H与标准HERMITE度量的差异至少成为2结项,这是因为KAHLER流形通常不满足黎曼的可积性。 |
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