Извините, что долго не отвечал. На работе программа падала (порча памяти), было не до форума
. За это время накопилось несколько интересных вещей о которых я сейчас расскажу.
Во-первых, думаю мне надо бы прокомментировать часто упоминаемую формулу из ЛЛ2:
Такой трёхмерной метрикой обладает трёхмерное пространство системы отсчёта движущейся с четырёхскоростью
Во-вторых, я научился находить триадные компоненты трёхмерного тензора кривизны трёхмерного пространства произвольной системы отсчёта не зная трёхмерных координат. Зная трёхмерные координаты любой дурак сможет, а вот попробуйте не зная
. Дело в следующем. Вот у нас есть, значит, четырёхмерное пространство событий, в нём четырёхмерная система координат
. Произвольно берём какую-то систему отсчёта
. Для этой системы отсчёта в бесконечно малой окрестности каждой четырёхточки
(там где эта система отсчёта определена) определён и бесконечно малый кусочек трёхмерного пространства одновременности с триадой
такой что:
Уравнение
говорит, что в бесконечно малой окрестности точки
на трёхмерном пространстве одновременности линейно независимыми являются
три из четырёх дифференциалов
. То есть триада трёхмерного пространства
в окрестности каждой четырёхточки
определена на линейной комбинации трёх линейно независимых дифференциалов, как и положено для трёхмерного пространства. И тут не важно что сами-по-себе трёхмерные координаты
нам не известны, мы можем работать с компонентами триады как с функциями от четырёхмерных координат
и этого будет достаточно для всех случаев жизни. Например, мы можем найти триадные компоненты трёхмерного тензора кривизны как функции
.
Для четырёхмерной тетрадной связности
и для четырёхмерной кривизны
по определению имеем:
Аналогично для трёхмерной триадной связности
и для трёхмерной кривизны
по определению имеем:
Исходя из этих определений, а так же из связи
легко получить следующую формулу:
По этой формуле триадные компоненты трёхмерного тензора кривизны
выражаются через пространственные тетрадные компоненты четырёхмернго тензора кривизны
и через пространственные
-компоненты тетрадной связности.
Давайте применим эту технику для задачи о неравномерно вращающейся карусели
.
Метрика в цилиндрических координатах:
Покоящаяся система отсчёта:
Неравномерно вращающаяся система отсчёта получается Лоренцевским бустом в плоскости
:
Отличные от нуля компоненты тетрадной связности:
Вычисленный по этой связности четырёхмерный тензор кривизны равен нулю как и должно быть для пространства Минковского.
Далее двумя разными способами вычисляем триадные компоненты трёхмерного тензора кривизны (по определению (7)) и как правая часть полученной мной формулы (8). Результаты независимых вычислений торжественно совпадают, для отличных от нуля компонент получаем:
(остальные компоненты получаются перестановкой индексов с учётом антисимметрии тензора кривизны). Но именно таким тензором кривизны обладает трёхмерное пространство с метрикой:
Метрике (15) неравномерность вращения
глубоко безразлична.
Одно другому не мешает. Геодезисты живут в пространстве Минковского. Карусель тоже размещена в пространстве Минковского. А вот трёхмерная геометрия вращающейся системы отсчёта соответствует такому трёхмерному пространству, которое не может быть вложено в пространство Минковского. Такое ощущение, что у Вас от этого факта происходит что-то вроде взрыва мозга
.
От этого у меня не происходит никакого взрыва, к тому же это не факт, а неуместная интерпретация. Факт заключается в том, что локальное измерение расстояния является событием, которое обозначается точкой пространства Минковского. И когда мы хотим говорить о геометрии пространственного трёхмерия, то в каждой его точке должны быть выполнены соответствующие измерения расстояний. Именно поэтому каждой точке трёхмерия должна сопоставляться точка четырёхмерия, где (и когда) это измерение выполнено. А множество всех таких точек составляет гиперповерхность.
На этом факты заканчиваются и начинаются интерпретации. Например, интерпретация того, является ли это трёхмерие "вложением" в четырёхмерие. И с точки зрения формального определения вложения -- конечно не является, потому что метрика трёхмерия (см. формулу выше) это не то же самое, что метрика четырёхмерия. Но с точки зрения событий измерений -- трёхмерие является подмножеством четырёхмерия. На нём всего лишь метрика определяется иначе.
Обозначим четырёхмерные координаты
, а трёхмерные координаты
. В общем случае размещение точек трёхмерного пространства в четырёхмерном пространстве не является вложением, то есть не существует дифференцируемых функций
. Точки идут "россыпью, гроздьями, фаршем". Однако пространственно подобные линии
и
в четырёхмерном и в трёхмерном пространствах друг другу соответствуют взаимно однозначно.
Ось-
на рисунке не показана. Каждая синяя линия обозначает не просто дугу окружности, а произведение дуги окружности на ось-
. Таким образом на рисунке синие линии обозначают двумерные поверхности в пространстве Минковского.
У Вас на рисунке синие линии красиво сложились в винтовую двумерную поверхность. Однако никакой такой поверхности (ортогональной мировым линиям точек карусели) на самом деле не существует.
Конечно не существует. Синие линии друг от друга строго изолированы. Там ж формулы перед рисунком написаны. То есть Вам, значит, вдруг привиделось, что синие линии как будто бы сложились в поверхность и Вы обвинили меня в том, что я якобы нарисовал поверхность, которой нет. Ну, обознались Вы малость.
Ну что же, поздравляю, в нашем с Вами споре Вы в конце-концов прибегли к такому приёму как прямая ложь. Все ходы записаны. Не отмоетесь.
Я мог бы найти и привести в подтверждение соответствующие цитаты. Однако не считаю нужным оправдываться перед явным демагогом. Так что пусть Ваше обвинение меня во лжи останется на Вашей совести.
Вам был предоставлен шанс не удариться в грязь лицом, Вы им не воспользовались
А вот здесь координаты
принадлежат совершенно другому пространству - трёхмерному, которое не имеет к пространству Минковского ни какого отношения
Отношение здесь самое прямое: Каждая точка этого трёхмерия должна соответствовать мировой линии четырёхмерия с теми же значениями тех же пространственых координат -- просто в силу способа вывода этой формулы метрики.
Вообще-то не линии, а точке: точка должна соответствовать точке, а дифференцируемых функций
в общем случае нету. Так что точка точке соответствует, но "россыпью, гроздьями, фаршем".