一般相対性理論を一歩一歩数式で理解する(事項索引)

石井俊全著「一般相対性理論を一歩一歩数式で理解する」ベレ出版 (2017/3/27)
www.amazon.co.jp/dp/4860644980

語句索引





英数字

(r,s)テンソル場 270,425  T            pqmn
0テンソル 257  T     nlm=0
1階反変・1階共変のテンソル空間223 eifj
1次結合 208,253 ke1+le2
2葉双曲面 494  (x,y,z)=(a sinh u cos v,b sinh u sin v,c cosh u)

3次元の座標変換 30  (xyz)=U(xyz)  tUU=UtU=E
3次元ベクトル 22,23
4元運動量 365,366 P0=mu0P1=mu1P2=mu2P3=mu3
4元加速度363,366 a=(a0,a1,a2,a3)
4元速度352,360,366 u=(u0,u1,u2,u3)
4元電流 383 j(x,t)
4元化 348,366
4元ベクトル 352,386 hi=Λjihj
4元ポテンシャル386 Ai
4元力 370 F=(F0,F1,F2,F3)

4次元空間 337
fij,fij によるマックスウェルの方程式 391  {fij=AjxiAixjfij=ηikηjlfkl {fijxk+fjkxi+fkixj=0fkixi=μ0jk
r 階の反変テンソル空間213 Tr(V)=VVVr

r 階反変・ s階共変テンソル (r,s)  テンソル 225,252 Tsr(V)=VVVrVVVs
S系とS´系の加速度aの変換則 347
S系とS´系の速度v の変換則 344  vx(t)=vx(t)V1vx(t)Vc2vy(t)=vy(t)Vγ(1vx(t)Vc2)vz(t)=vz(t)Vγ(1vx(t)Vc2)
VWのテンソル積 209 VW

あ行

アインシュタイン・テンソル 617  Gij=Rij12gijR
アインシュタインの縮約記法 118,213 aibi=a1b1+a2b2+a3b3
アンペール・マックスウェルの法則 172 rotH(x,t)D(x,t)t=i(x,t)
アンペールの法則150,168 H=I2πr
一般座標系での運動方程式 599

一般座標系での固有時 588
イベント315 (t,x,y,z)
宇宙定数 633  Λ
運動量流速テンソル143 U=(Uij)

エネルギー・運動テンソル 373,378
オイラー・ラグランジュの方程式116,532,636ddxF(x,y,y)yF(x,y,y)y=0
応力(引張応力、圧縮応力、せん断力) 129,131
応力テンソル 135 τ=(τxxτxyτxzτyxτyyτyzτzxτzyτzz)
驚きの定理(Theorema Egregium) 512

か行

回転51,60 
rotA(x)=×A(x)=(AzyAyz,AxzAzx,AyxAxy)
回転は座標のとり方に依らない 55
ガウスの発散定理91,166,193,197
 SAndS=VdivAdV
ガウスの法則(積分形) 156  SE(x)n(x)dx=Qε
ガウスの法則(微分形) 157  divE(x)=ρ(x)ε
角運動量(面積速度)の保存則 649

角加速度θ¨ 137   Iθ¨=N
ガリレイ変換(x軸方向) 309  t=tx=xVty=yz=z
ガリレイ変換(一般) 304  t=tx=xVxty=yVytz=zVzt
慣性系 301
慣性モーメント I 137  Iθ¨=N
完全流体のストレス・運動量テンソル 149
完全流体の方程式 146
基底 209  e1e2a1a2e1a1e1a2e2a1e2a2
基底の取り換え行列 216  (e1,e2)=(e1,e2)A
基底の取り換えと成分の書き換え 217,221,238  (x1x2)=A1(x1x2)
基底変換と縮約 240

基底の取り換えと成分の書き換え 215,221,234,238
逆行列 219,418  AA1=E
逆2乗法則95   1r2
球座標(半径r, 天頂角θ, 偏角Ψ414
共変次数s 225,270
共変性 298
共変成分 234
共変微分(→テンソル場の共変微分) 448,553

共変微分と計量テンソル 461   kgij=0k(gijA )=gijk(A )kgij=0
共変微分のライプニッツ則 450  i(AB)=(iA)B+A(iB)
共変ベクトル 225
行列式 463 
|abcdefghi|=aei+bfg+cdh(ceg+bdi+afh)
極座標(半径r, 偏角θ) 412

局所慣性形 602
局所ローレンツ系 580,627
曲線Cに沿ったスカラー場の微分係数 277

曲線座標 412,420,424
曲線座標の接続係数(クリストッフェル) 431 Γjki
曲線の曲率 483,492  κ=limBAθABlAB
曲面座標 465 (u1,u2)
曲面の曲率(ガウス曲率、全曲率) 499,500  κ(a,b)=n1(a,b)×n2(a,b)S1(a,b)×S2(a,b)

曲面の面積 78
曲率の計算 531
曲率半径 483  1κ
空間的領域 340
クーロンの法則 150,152  F=14πεqQr2
クロネッカーのデルタ 121 δij={1(i=j)0(ij)
計量テンソル 455,458 gijduiduj

計量テンソルの成分 455 gij=xuixuj
計量テンソルで接続係数を表す 461,463
計量テンソルと共変微分 461

計量テンソルと重力ポテンシャル 605
計量テンソルgの1階微分が0の座標系 583
ゲージ条件 201
208

光速 187  c=1ε0μ0=2.9979×108(m/s)
交代テンソル 294
勾配(gradient) 36,60  x=(x,y,z)f(x)=f(x,y,z)grad f(x)=f(x)=(f(x)x,f(x)y,f(x)z)

勾配の性質 38
弧長パラメータ 68
固有時τ 358,362,588 dτ=1|v|2c2dt
固有時間 358
混合テンソル空間 223

さ行

座標の取り換え行列(3次元空間、4次元空間) 337
時間的領域 340

仕事 368
仕事率 368
磁束密度 387
質量とエネルギーの等価性 368  E=mc2(1+12|v|2c2+)
質量保存の法則 141  ρt+div(ρv)=0
磁場のガウスの法則 177
磁場ベクトル 168

ジュール熱の場の方程式 191
シュワルツシルト解 634,643
シュワルツシルト半径 644  rs=2GMc2
重力による赤方偏移 646
重力波の方程式 662,667  ϕij=16πGc4Tij
重力場方程式 617,623  Gij=8πGc4Tij
重力ポテンシャル 127,608
縮合 229

縮合と添え字上げ下げ 263
縮約 240,255
水星の近日点移動 647
スカラー曲率 530,617,624   R=gijRij
スカラー場 34
スカラー場f(x1,x2)での微分 279
スカラー場fのAでの(η,ξ)方向の方向微分 278
スカラー場の座標変換 270
スカラー場の線積分 67
スカラー場の変換則(曲面) 467
スカラーポテンシャル 64,202
ストークスの定理 87

静止している場合のエネルギー・運動テンソル 378
静磁場の応力テンソル 194
静電場 161
静電場(真空)のエネルギー密度 167,190
静電場の応力テンソル 192
静電ポテンシャル 157,163,193 ϕ(x)
成分の書き換えとテンソルの演算 239

成分の書き換え行列 219
世界線 315
接空間 479
接線方向のベクトル 490 p(a)=(f˙(a)g˙(a))
接続係数の変換則 440
接平面 466 T(u1,u2)
接平面Tに垂直な方向のベクトル 468 hjk
接ベクトル472 pi
線形空間 222
線素 342 ds2=c2dt2+dx2+dy2+dz2
相対基底 222,233
相対空間 222

測地線 534,545,547
測地線偏差の方程式 614,637,651
ソレノイド 174

た行

対称行列 32,137,335  tA=A  ex.A=(173745356)
体積分 91,143
ダランベルシアン  203,310,667   =Δε0μ02t2=2x2+2y2+2z21c22t2

単位行列 32
単位テンソル 258   δ jieifj
単位法線ベクトル(平面曲線) 490 n(a)

単位法線ベクトル(曲面) 496 n(a,b)=S1(a,b)×S2(a,b)|S1(a,b)×S2(a,b)|
力のモーメント 136
置換積分 74

潮汐力と曲率 609
直行行列 31,337

直交座標の成分変換は直行行列で 30
直行変換は内積を保存 33
直線座標 291,424
電荷保存則 384
電気力線 160

電磁場テンソル  388  (fij)=(AjxiAixj)=( ExcEycEzc ExcBzBy EycBzBx EZcByBx)

電磁場のエネルギー・運動量テンソル 406 Tij={ε0EiEj+1μ0BiBjδij(12ε0E2+12μ0B2)}
電磁場の応力テンソル 196
電磁波の波動方程式 187  (Δ1c22t2)E(x,t)=0(Δ1c22t2)B(x,t)=0
電束密度 155

テンソル(数学) 252
テンソル(物理) 252
テンソル成分  448  i
テンソル積 209,210,213,226,254 VW
テンソルの縮合 229   S jieifj,TkfkS jiTkeifjfkS jiTifj
テンソルの縮約 229  S jiTkeifjfkS jiTifj
テンソルの商法則 255
テンソルの成分 213  Sijk
テンソル場 270,425
テンソル場の共変微分  448 

(fが(0,0)テンソル場)if=fui(Aが(1,0)テンソル場)jAi=Aiuj+ΓjkiAk(Aが(0,1)テンソル場)jAi=AiujΓjikAk(Aが(0,2)テンソル場)kAij=AijukΓkilAljΓkjlAil(Aが(1,1)テンソル場)kAji=Ajiuk+ΓkliAjlΓkjlAli
テンソル場の成分 475 Bi
テンソル場の微分 まとめ 447
テンソル場の微分、ベクトル場に沿った微分 293
テンソル場の変換則まとめ 291
転置行列 30,32  A=(123456789)

tA=(147258369)
電場 153,163,387 E(x)=grad ϕ(x)
電場のガウスの法則(微分形) 159,193

等価原理 560
同時刻線 577
特殊相対論の運動方程式 371   dPdτ=F

な行

内積 20,25,33 A=(abc)  X=(xyz)  AX=ax+by+cz=|A||B|cosθ
内積(3次元空間、4次元空間) 337

ナブラ 337  =(x,y,z)
ニュートンの重力場方程式 127,617  Δϕ=4πGρ
法線ベクトル 496

は行

発散(divergence) 41,60,621   x=(x,y,z)A(x)=(Ax,Ay,Az)div A(x)=A(x)=Axx+Ayy+Azz
発散は座標のとり方に依らない 44
波動方程式 99,102,108
汎関数 113,532
反変次数r 225,270
反変成分 234
反変テンソル空間 211
反変ベクトル 225

ビアンキの恒等式 527
ビオ・サバールの法則 173,176

光の湾曲 655  α=4GMc2R
引張応力、圧縮応力、せん断力 130,131
微分の変換則 281,424
ファラデーの法則 150  V=dΦdt

ファラデーの法則(場の方程式) 179,188  rotE(x,t)+B(x,t)t=0
双子のパラドックス 592  {τ1=2Tτ1=2αcsinh(αcT)τ2=2αcsinh1(αcT)τ2=2T τ1=τ1>τ2=τ2
部分空間 466
部分積分 114

ブラックホール 645  TimeAB=1c{(ab)+rslog(arsbrs)}
平行移動 539
平面曲線の曲率(媒介変数t表示) 486 κ(t)=f˙(t)g¨(t)g˙(t)f¨(t)[{f˙(t)}2+{g˙(t)}2]32
ベクトル積 20,25  A=(abc)  X=(xyz)  A×X=(bzcycxazaybx)     |A×X|=(bzcy)2+(cxaz)2+(aybx)2=|A||X|sinθ=S

ベクトル値関数 26,29
ベクトル場 35,424
ベクトル場Xx1,x2に沿ったスカラー場f の微分係数 279  f(x1,x2)x1X1(x1,x2)+f(x1,x2)x2X2(x1,x2)
ベクトル場Yx1,x2の微分 289
ベクトル場の共変微分 474
ベクトル場の曲線に沿った微分 452

ベクトル場の元(曲面) 465
ベクトル場の線積分 71
ベクトル場の微分の変換則(曲面) 468
ベクトル場の変換則(曲面) 467
ベクトル場の面積分 84
ベクトルポテンシャル 66,202
変換則(直線座標←→直線座標、曲線座標) 424

偏微分 27  f(x,y)x
変分法 113,531
ポアソン方程式 104
ポインティング・ベクトル 198

ポテンシャル 64

ま行

マックスウェルの電磁方程式(真空、電流・電荷なし) 180,183
マックスウェルの方程式 151,180,392

マックスウェルの方程式(一般座標系) 604
右ねじの法則 169
ミンコフスキー空間 333
ミンコフスキー空間の距離  337,338,340,342  s2=c2(t2t1)2+(x2x1)2+(y2y1)2+(z2z1)2
ミンコフスキー計量 334,337  ηij=(1111)

や行

ヤコビの恒等式 527  [i,[j,k]]+[j,[k,i]]+[k[i,j]]=0
ユークリッド空間 494 R3
誘電率  ε 159
余因子行列 463
容量Q 160  Q=εES

ら行

ライプニッツ則(関数の積の微分) 26  (fg)=fg+fg
ラプラシアン 58,61,295 Δ=div grad=2x2+2y2+2z2
リッチの曲率テンソル 530,639  Rij=Rikjk=kΓ  ijkjΓ  ikk+Γ  klkΓ  ijlΓ  jlkΓ  kil
リーマンの曲率テンソル 510,521,555,624  Rjkli=ΓljiukΓkjiul+ΓkniΓljnΓlniΓkjn
力学的なエネルギー・運動量テンソル 373 (Tij)=((ρ+pc2)uiuj+pηij)
流体、弾性体、連続体 128


リンドラー座標(定重力場系) 570
リンドラー変換 578  {ct=1αeαxsinh(αct)x=1αeαxcosh(αct)1α
連鎖律(合成関数の微分) 26,29  dfdx=dfdgdgdx

連続体26,29
ローレンツゲージ 201  divA(x,t)+ε0μ0ϕ(x,t)t=0
ローレンツ収縮 322,326  L=1V2c2ll=1V2c2c2Lc2V2
ローレンツ変換(x軸方向) 309,325  (ct)=γ(ctβx)x=γ(xβ(ct))y=yz=zγ=11V2c2β=Vc

ローレンツ変換(一般) 332 (ctxyz)=Λ(ctxyz)
ローレンツ変換の不変量334 ηijaibj=ηijaibj
ローレンツ力 150,400,402 F=q(E+v×B)=(Fx,Fy,Fz)
ローレンツ力(4次元) 402 fi=qηijfjkuk

ローレンツ力の共変性 400