愛因斯坦引力場方程

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1.愛因斯坦場方程: R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv   (Rμν-(1/2)gμνR=8GπTμν/(c*c*c*c) -gμν)   

 

說明:這是一個二階張量方程,R_uv為里契張量表示了空間的彎曲狀況。T_uv為能量-動量張量,表示了物質(zhì)分布和運動狀況。g_uv為度規(guī),κ為系數(shù),可由低速的牛頓理論來確定。"_"后字母為下標,"^"后字母為上標。

   意義:空間物質(zhì)的能量-動量(T_uv)分布=空間的彎曲狀況(R_uv)

  解的形式是:ds^2=Adt^2+Bdr^2+Cdθ^2+Ddφ^2   式中A,B,C,D為度規(guī)g_uv分量。

  考慮能量-動量張量T_uv的解比較復(fù)雜。最簡單的就是讓T_uv等于0,對于真空靜止球?qū)ΨQ外部的情況,則有施瓦西外解。如果是該球體內(nèi)部的情況,或者是考慮球體軸對稱的旋轉(zhuǎn),就稍微復(fù)雜一點。還有更復(fù)雜的星云內(nèi)部或外部的情況,星云內(nèi)部的星球還要運動、轉(zhuǎn)動等。這些因素都要影響到星云內(nèi)部的曲面空間。

 2.含宇宙常數(shù)項的場方程:   R_uv-1/2*R*g_uv+Λ*g_uv=κ*T_uv

  此處的Λ是宇宙常數(shù),其物理意義是宇宙真空場。Λ*g_uv為宇宙項。

  如果從數(shù)學上理解的話,則上面的場方程也可解出下面的形式:

  ds^2=Adt^2+Bdr^2+Cdθ^2+Ddφ^2

  式中A,B,C,D為度規(guī)g_uv分量。

  這里的ds就是表達空間彎曲程度的一小段距離。同時因為4維空間與時間有關(guān),ds隨時間也會變化。這時,如果沒有宇宙項,ds隨時間是增大的,宇宙就是膨脹的。如果加了宇宙項,選取適當?shù)?Lambda;值,ds不隨時間變化,宇宙就是穩(wěn)定的。

  如果從物理意義上理解的話,把宇宙項移到式右邊,則是:

  R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv-Λ*g_uv

  Λ項為負值,起到了斥力的作用,即宇宙真空場與普通物質(zhì)場之間存在著斥力。宇宙項和通常物質(zhì)場的引力作用起到了平衡的作用,所以可得到穩(wěn)定的宇宙解。

責編:微科普

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