ЭлементыЭлементы большой науки
Жизнь в науке. Дневники
Главная / Дневники / Игорь Баяк / Запись

НА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ФРОНТАХ

bayak
13.12.2008
13:27

Дмитрий Рабунский получил результат, объясняющий хаббловское красное смещение неголономностью пространства-времени. Однако для глубокого понимания этого результата необходимо ознакомиться с теорией хронометрических инвариантов А. Л. Зельманова.

UPD: Пояснение от Дмитрия Рабунского.

Базовое пространство-время ОТО -- это четырехмерное псевдориманово пространство с сигнатурой (---+) или (-+++) -- то есть одно из семейства пространств римановой геометрии. Пространства с римановой
 геометрией, и со знакопеременной сигнатурой (со знакоопределенной сигнатурой все пространства голономны), могут быть как неголономными так и голономными, причем неголономность (если таковая есть) выражается смешанными компонентами метрического тензора, то есть, в случае сигнатуры Минковского, тем что компоненты g_0i и g_i0 (смешанные, пространственно-временные) не равны нулю. Зельманов основывался на теории неголономных многообразий Схоутена, созданной в 1930-е годы и разработанной довольно хорошо. Кроме Зельманова
 неголономность пространства-времени учитывали в своих работах Леонид Иванович Седов, с мехмата МГУ, которого я знал, и делал у него доклад в свое время, а также еще и другие работавшие в теории относительности.
То есть, учет неголономности пространства -- это не расширение римановой геометрии. Это -- так же как в случае кривизны, деформации и т.д. -- просто учет некоторых компонент метрики (или их производных), что не является расширением геометрии, а просто учетом по-возможности всех ее потенциальных возможностей. В данном случае, в неголономном псевдоримановом пространстве, это учет смешанных (пространственно-временных) компонент метрики. Тот кто хочет, может найти истоки всего этого в литературе 1930-х. Но большинству видимо будет
 достаточно убедительно что неголономность учитывали в своих работах Седов и другие, не только Зельманов.

Ответить предыдущая | следующая

КОММЕНТАРИИ:

13.12.2008 16:43#
catty_cat2
На теоретических фронтах
Не осилил. Во первых у Зельманова, самая обычная ОТО и пространство-время абсолютно голономно. Другое дело, что Зельманов ортогонализует метрику, выделяя из нее чисто пространственную часть, таким образом, что "время" у него становится неголономным. Такими методами можно объяснить все что угодно, а не только красное смещение.
P.S. В неголономном римановом пространстве, кривизна вообще говоря не является геометрическим объектом.
14.12.2008 09:23#
bayak
На теоретических фронтах
Котофеич, а что такое голономность (неголономность) пространства-времени? Вот что такое голономность (неголономность) векторного поля я худо бедно понимаю, а что такое голономность (неголономность) метрического пространства, не понимаю. Может быть Зельманов как раз берёт в рассмотрение такие произвольные преобразования временной координаты, образующие семейство кривых линий, по касательным векторным полям которых и определяется голономность (неголономность)? Кстати, похоже, что интегральные линии этих векторных полей Зельманов отождествляет с траекториями частичек движущейся материи (поищите в его диссертации).
14.12.2008 10:52#
На теоретических фронтах
Игорь, а можно мне Вас спросить?
1. Всегда ли голономность векторного поля на двумерном евкдидовом пространстве приводит к существованию аналитической функции комплексной переменной, которой соответствует это самое голономное векторное поле? Если нет, то можно привести пару конкретных простых примеров, когда это не так?
2. Как аналогичный вопрос выглядит для векторного поля на псевдоевклидовой плоскости (в двумерном пространстве-времени)?
3. Что изменится при переходе к трех- или четырехмерным голономным векторным полям на пространствах, метрики которых как и у евклидовой и псевдоевклидовой плоскостей непосредственным образом связаны с коммутутивно-ассоциативными алгебрами гиперкомплексных чисел? То есть, когда в многомерном метрическом пространстве имеется естественное расширение аналитической функции комплексной переменной..
14.12.2008 11:05#
bayak
На теоретических фронтах
Спросить то можно, ответить сходу трудно. Для начала надо будет заглянуть в "Геометрию векторных полей" Аминова, но и там я вряд ли найду что-то о связи голономности и голоморфности. Может быть Вы сами знаете, где эти вопросы изложены более менее прозрачно?
14.12.2008 14:21#
На теоретических фронтах
Я ж не спрашиваю точку зрения Аминова. Я прошу высказать Ваши представления.
14.12.2008 14:30#
bayak
На теоретических фронтах
Так мои представления пока не сложились.
14.12.2008 15:08#
На теоретических фронтах
Двумерный случай - простейший и самый содержательный (из всех остальных квадратичных пространств) на метрические симметрии (между прочим напрямую связанными с теми самыми инвариантами, что Вы рекламируете у Зельманова). Можно ли, исходя из последнего Вашего утверждения, сделать заключение, что по более сложным случаям Ваши представления также пока не сложились?
14.12.2008 15:52#
bayak
На теоретических фронтах
Дмитрий, мои представления не сложились не из-за какого-то там духа противоречия, а в силу недостатка моей математической культуры. Я готов поверить, что указанная Вами связь имеется, но хотелось бы прочитать об этой связи поподробней.
15.12.2008 10:26#
На теоретических фронтах
Подробнее вряд ли получится. На сколько мне известно, физики не жалуют двумерный случай (что евклидов, что псевдоевклидов) особым вниманием по причине уверенности в его вырожденности. Особенно это касается двумерного пространства-времени. Если не верите, попробуйте найти разбор хоть одного нетривиального случая векторного поля, связанного с конкретной аналитической функцией на псевдоевклидовой плоскости. Гарантирую, не найдете. Максимум, что можно найти, это поля связанные с дробнолинейными аналитическими функциями, а всякие там логарифмы, экспоненты и полиномы различных степеней будто и не существуют вовсе. Между тем, за КАЖДОЙ из таких функций стоит свое векторное поле, причем не одно, а, минимум, два. Одно из них может интерпретироваться как конгруэнция линий тока (мировых линий пробных частиц), второе же векторное поле образуют линии, ортогональные в каждой точке линиям тока, то есть, это линии уровня первого поля. При желании эта пара векторных полей легко меняется местами друг с другом без потери физического смысла. При переходе к другой аналитичнской функции - получаете и другую соответствуюшую ей пару векторных полей. Все в точном соответствии с аналогичной ситуацией на евклидовой плоскости с их комплексным потенциалом. Беда в том, что на трехмерный, а тем более четырехмерный псевдоевклидов случай рассмотренная ситуация полноценным образом не распространяется (как и на многомерный евклидов). Причиной тому - бедная группа конформных отображений в многомерных квадратичных пространствах (в двумерном случае такая группа бесконечномерна), вот народ с ними особенно и не возится, предпочитая упоминавшуюся Вами голономность, а то вообще отказываясь и от оной. Полагаю что зря.. Не могут метрические симметрии (тем более в случае своей бесконечномерности) оказаться ненужным хламом для физики. И из двух вариантов: привычной очевидности пространства Минковского и полной неочевидности четырехмерного пространства с метрикой Бервальда-Моора, только на основании того, что последнее обладает бесконечномерной конформной группой - следует однозначная необходимость именно его и выбирать для построения физически интерпретируемых векторных полей и всяких там временЫх инвариантов. А народ, к сожалению, даже от двумерного случая нос воротит. Ваш пример в этом смысле весьма показателен.. Готовы обсуждать и разбирать тривиальное на непрерывные симметрии четырехмерное псевдориманово пространства и даже азов не знаете в гораздо более богатом на симметрии двумерном варианте..
14.12.2008 13:57#
catty_cat2
На теоретических фронтах
>Котофеич, а что такое голономность (неголономность) пространства-времени?
Если кратко, то о неголономных метрических пространствах можно здесь прочитать

http://pentagono.uniandes.edu.co/~jarteaga/geosem/SUB_RIEMANNIAN_GEOMETRY/sub_riemannian.pdf
Для трехмерного случая есть монография у Анимова
http://www.amazon.com/Geometry-Vector-Fields-Yu-Aminov/dp/9056992015
Краткое определение общих неголономных римановых многообразий, имеется в учебнике, где даны также ссылки на основополагающие труды Лаптева, в которых есть более детальное описание
http://window.edu.ru/window/catalog?p_rid=22593

В чем ошибался Зельманов, я объясню позже. Если кратко, то он фактически, незаметно для себя делает неголономную замену времени, что в рамках ОТО, совершенно не допустимо. Неголономные преобразования, вообще говоря, могут сильно менять свойства исходного римановского пространства.
14.12.2008 14:42#
bayak
На теоретических фронтах
Спасибо! Но, насколько я понял, в первом источнике неголономное распределение (заданное векторным полем или 1-формой) отождествляется с неголономной поверхностью, хотя такое распределение и не образует поверхности. Где же логика такой подмены понятий? Может быть под неголономным преобразованием пространства-времени понимают неголономное распределение, заданное тремя векторными полями, или всё же одним, или вообще четырьмя неголономными векторными полями?
14.12.2008 14:59#
catty_cat2
На теоретических фронтах
Где же логика такой подмены понятий?
Эта логика является общепринятой. Нормально это или нет, дело вкуса
http://www.duskyrobin.com/tpu/2005-04-00003.pdf

Идея построения современной неголономной геометрии, восходит к Лаптеву и заключается эта идея в том, что существует естественный способ обобщения структурных уравнений Картана.
http://window.edu.ru/window/catalog?p_rid=22593
http://www.mathnet.ru/php/contents.phtml?wshow=paper&jrnid=intg&paperid=6&year=1966&volume=1&issue=0&fpage=139&lpage=189&option_lang=rus

>Может быть под неголономным преобразованием пространства-времени понимают...
Любое преобразование координатных дифференциалов, которое нельзя свести к обычной функциональной замене переменных.
14.12.2008 16:05#
bayak
На теоретических фронтах
>Любое преобразование координатных дифференциалов, которое нельзя свести к обычной функциональной замене переменных.

Хорошо, ну пусть четыре семейства координатных кривых имеются и заданы четырьмя дифференциальными формами. Как можно задать преобразование 1-форм, которое не сводится к функциональной замене переменных? Может быть всё же имеется ввиду, что координатные 1-формы должны быть голономны?
14.12.2008 20:13#
На теоретических фронтах
>>Любое преобразование координатных дифференциалов, которое нельзя свести к обычной функциональной замене переменных.

>Хорошо, ну пусть четыре семейства координатных кривых имеются и заданы четырьмя дифференциальными формами.

У меня сначала глупый ворос. А зачем вообще нужны эти 4 семейства координатных кривых? Есть 4 независимых переменных. Может, этого достаточно?

>Как можно задать преобразование 1-форм, которое не сводится к функциональной замене переменных?

Теперь вопрос по-умнее. Такой же.
14.12.2008 21:52#
bayak
На теоретических фронтах
Сергей, Вы кому вопросы задаёте? Похоже, что глупый вопрос достался мне. Отвечаю,- у меня своя модель гравитации, поэтому для меня достаточно одного семейства кривых (временных координат), которые в моей модели соответствуют траекториям частичек движущейся материи в пространстве Минковского.
15.12.2008 00:04#
На теоретических фронтах
>Сергей, Вы кому вопросы задаёте?

Глупый, всем. А умный, это ваш вопрос, я к нему, только присоединился.
15.12.2008 15:52#
catty_cat2
На теоретических фронтах
>Может быть всё же имеется ввиду, что координатные 1-формы должны быть голономны?
Неголономные преобразования это такие преобразования координатных дифференциалов, которые меняют кривизну...
14.12.2008 14:50#
bayak
На теоретических фронтах
>В чем ошибался Зельманов, я объясню позже. Если кратко, то он фактически, незаметно для себя делает неголономную замену времени, что в рамках ОТО, совершенно не допустимо

Так может быть Зельманову было тесно в рамках ОТО и он сделал шаг в сторону. Судя по результату о хаббловском красном смещении, это был шаг в правильном направлении.
14.12.2008 15:16#
catty_cat2
На теоретических фронтах
>Так может быть Зельманову было тесно в рамках ОТО и он сделал шаг в сторону.
Начнем с того, что сам Зельманов так не считал и даже не собирался. В его книге речь идет о римановской геометрии.
Потом чтобы делать такие неголономные замены времени, нужно сначала построить какоенить неголономное обобщение ОТО. Потом нужно в рамках этой обобщенной ОТО эту замену физически интерпретировать. Я например не знаю что это может означать, поскольку время это то что измеряется часами, а не часами и линейками вместе.
>Судя по результату о хаббловском красном смещении, это был шаг в правильном направлении.
Имеются примеры плоских псевдоримановских пространств, для которых такая замена времени превращает эти пространства в расширяющиеся с ненулевой кривизной. Соответственно в более сложных случаях может выскочить все что угодно. Совпадение предсказаний теории с каким то одним экспериментом, еще не означает, что эта теория правильная...


15.12.2008 16:08#
catty_cat2
На теоретических фронтах
>UPD: Пояснение от Дмитрия Рубанского.
могут быть как неголономными так и голономными, причем неголономность (если таковая есть) выражается смешанными компонентами метрического тензора, то есть, в случае сигнатуры Минковского, тем что компоненты g_0i и g_i0
Это из серии физики шутят? Наличие перекрестных членов в метрике это обычное свойство псевдоримановой геометрии. Схоутен же занимался исследованием именно самых настоящих неголономных преобразований, которые переводят одно риманово многообразие в другое.

http://projecteuclid.org/DPubS/Repository/1.0/Disseminate?view=body&id=pdf_1&handle=euclid.bams/1183502077
Седов и Зельманов никого не убедили кроме Логунова, который тоже думает, что время в ОТО можно мерить не часами а линейками.
Никто конечно не может запретить избавиться от перекрестных членов метрики, путем подходящего неголономного преобразования, но при этом Вы окажетесь в другом пространстве. Какой физический смысл в этой нехитрой манипуляции, Зельманов толком не пояснят. Может автор этой статьи знает вразумительную физическую интерпретацию?
Вести дневник и оставлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи
Логин:
Пароль:
Зарегистрироваться
Последние сообщения
Помощь
Всего дневников: 640

Пользователей
в системе: 2724

Всего записей
и комментариев: 48547

Записей и комментариев
за последние 24 часа: 21

АКТИВНЫЕ ДНЕВНИКИ


 
Энциклопедия | Новости | Блоги | Календарь | Право | Библиотека | Детские вопросы | ЖОБ При поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия