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一般相対性理論を一歩一歩数式で理解する(第3章 テンソルと直線座標のテンソル場)§ 1~6

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   石井俊全「一般相対性理論を一歩一歩数式で理解する」ベレ出版  の読後行間補充メモ (→  正誤表 ) (→  事項索引 ) (→  第1章 数学の準備 ) (→  第2章 物理の準備 ) §1 テンソル積 \(T^r(V)\) とテンソル積 \(\otimes \)  p208 \(V\) の元 \(\vec{e_1},~\vec{e_2}\) 2次元線形空間 \(V\) 上のベクトル p209 テンソル積 \(S^{ij}\vec{e_i}\otimes\vec{a_j}\) 添え字 \(i,~j\) は、いずれも走る添え字(場合分けして和をとる) \(S^{ij}\) は、行列\(S\) の \(i\) 行 \(j\) 列目の数値を示す。\[S=\left(\begin{array}{c}S^{11}&&S^{12}\\S^{21}&&S^{22}\end{array}\right)\] 演算 \(\otimes\) の計算方法は、p210 に定義。 p210 線形空間 \(V,~W\) 上の元 \(S,~T\) 元 \(S\) が、線形空間 \(V\) 上の基底\(\vec{e_1},~\vec{e_2}\) を用いて、以下のように表されるとき、\[\vec{S}=2\vec{e_1}+3\vec{e_2}\]元 \(S\) は、線形空間 \(V\) 上の元(ベクトル)である。 同様に、別の線形空間 \(W\) 上の元 \(T\) も観念できる。 この2つの元 線形空間 \(V\) 上のベクトル \(S\) 線形空間 \(W\) 上のベクトル \(T\) について、テンソル積 \(S\otimes T\) を考える。  テンソル積  \(S\otimes T\)  は、4つの軸 \(\vec{e_1}\otimes \vec{a_1}\) \(\vec{e_1}\otimes \vec{a_2}\) \(\vec{e_2}\otimes \vec{a_1}\) \(\vec{e_2}\otimes \vec{a_2}\) を持つ4次元の線形空間 \(V\otimes W\) 上の元(ベクトル)である(p210)。 (4次元の線形空間を、2次元図面上に図示することはできない。上記はイメージ図) p211 \(S\otimes

一般相対性理論を一歩一歩数式で理解する(第2章 物理の準備)

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  石井俊全「一般相対性理論を一歩一歩数式で理解する」ベレ出版  の読後行間補充メモ (→  正誤表 ) (→  事項索引 ) (→  第1章 数学の準備 ) §1 ニュートンの重力場方程式  p126 質点 \(A_i\) と\(B\) p126 ニュートンの重力ポテンシャル \(\phi(\vec{x})\) 質量密度 \(\rho\left[\frac{kg}{m^3}\right]\) に体積 \([m^3]\) を乗じたものは、質量 \([kg]\)。 質量密度が位置 \(\vec{y}\) によって異なる場合、質量密度は、\(\vec{y}\) の変数として\(\rho(\vec{y})\) と表される。この \(\rho(\vec{x})\) と各位置における微小体積と乗じたものを \(V\) 内で合計したものは、領域 \(V\) 内の合計質量\[\int_V \rho(\vec{y})~d\vec{y}\]となる。 p127 重力ポテンシャル \(\phi(\vec{x})\) 位置 \(\vec{x}\) における単位質量あたりの重力による位置エネルギー。 単位は、 \begin{eqnarray}\left[\frac{J}{kg}\right]&=&\left[\frac{N\cdot m}{kg}\right]\nonumber\\ &=&\left[\frac{kg\cdot\frac{m}{s^2}\cdot m}{kg}\right]\nonumber\\&=&\left[\frac{m^2}{s^2}\right]\nonumber\end{eqnarray} p127 \(\mathrm{grad}\frac{1}{|\vec{y}-\vec{x}|}\) 勾配 \(\mathrm{grad}\) の定義(p36)より、\(x\) 座標軸\[\left(\begin{array}{x}x_1\\x_2\\x_3\end{array}\right)\] での \(\frac{1}{|\vec{y}-\vec{x}|}\) の勾配は、\[\mathrm{grad}\frac{1}{|\vec{y}-\vec{x}|}=\left(\begin{array}{x}\frac{\partial