छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड

विभेदक ज्यामिति में, छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड, इसे सेमी-रिमैनियन मैनिफोल्ड भी कहा जाता है, यह मीट्रिक टेंसर के साथ अलग-अलग मैनिफोल्ड है जो हर जगह गैर-पतित बिलिनियर रूप में होता है। यह रीमैनियन मैनिफ़ोल्ड का सामान्यीकरण है जिसमें सकारात्मक-निश्चित द्विरेखीय रूप की आवश्यकता में छूट दी गई है।

छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड का प्रत्येक स्पर्शरेखा स्थान छद्म-यूक्लिडियन वेक्टर स्थान है।

सामान्य सापेक्षता में उपयोग किया जाने वाला विशेष मामला अंतरिक्ष समय मॉडलिंग के लिए चार-आयामी लोरेंत्ज़ियन मैनिफोल्ड है, जहां स्पर्शरेखा वैक्टर को कारण संरचना | टाइमलाइक, शून्य और स्पेसलाइक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है।

परिचय

अनेक गुना

Main articles: Manifold and Differentiable manifold

डिफरेंशियल ज्योमेट्री में, डिफरेंशियल विविध एक ऐसा स्थान है जो स्थानीय रूप से यूक्लिडियन स्थान के समान होता है। एन-आयामी यूक्लिडियन स्पेस में किसी भी बिंदु को एन वास्तविक संख्याओं द्वारा निर्दिष्ट किया जा सकता है। इन्हें बिंदु के निर्देशांक कहा जाता है।

एक एन-डायमेंशनल डिफरेंशियल मैनिफोल्ड, एन-डायमेंशनल यूक्लिडियन स्पेस का सामान्यीकरण है। मैनिफोल्ड में केवल स्थानीय रूप से निर्देशांक को परिभाषित करना संभव हो सकता है। यह समन्वय पैच को परिभाषित करके प्राप्त किया जाता है: मैनिफोल्ड के सबसेट जिन्हें एन-आयामी यूक्लिडियन स्पेस में मैप किया जा सकता है।

अधिक विवरण के लिए मैनिफोल्ड, डिफरेंशियल मैनिफोल्ड, कोआर्डिनेट पैच देखें।

स्पर्शरेखा रिक्त स्थान और मीट्रिक टेंसर

Main articles: Tangent space and Metric tensor

प्रत्येक बिंदु से संबद्ध $p$ में $n$-आयामी विभेदक कई गुना $M$ स्पर्शरेखा स्थान है (चिह्नित)। $T_{p}M$). यह $n$-आयामी सदिश समष्टि जिसके तत्वों को बिंदु से गुजरने वाले वक्रों के समतुल्य वर्ग के रूप में माना जा सकता है $p$.

एक मीट्रिक टेंसर गैर-पतित, चिकना, सममित, द्विरेखीय मानचित्र है जो मैनिफोल्ड के प्रत्येक स्पर्शरेखा स्थान पर स्पर्शरेखा वैक्टर के जोड़े को वास्तविक संख्या प्रदान करता है। मीट्रिक टेंसर को इससे निरूपित करना $g$ इसे हम इस प्रकार व्यक्त कर सकते हैं

$g:T_{p}M\times T_{p}M\to \mathbb {R} .$

नक्शा सममित और द्विरेखीय है इसलिए यदि $X,Y,Z\in T_{p}M$ बिंदु पर स्पर्शरेखा सदिश हैं $p$ अनेक गुना तक $M$ तो हमारे पास हैं

• $\,g(X,Y)=g(Y,X)$
• $\,g(aX+Y,Z)=ag(X,Z)+g(Y,Z)$

किसी भी वास्तविक संख्या के लिए $a\in \mathbb {R}$.

वह $g$ अशून्य है अर्थात कोई अशून्य नहीं है $X\in T_{p}M$ ऐसा है कि $\,g(X,Y)=0$ सभी के लिए $Y\in T_{p}M$.

मीट्रिक हस्ताक्षर

Main article: Metric signature

एन-आयामी वास्तविक मैनिफोल्ड पर मीट्रिक टेंसर जी दिया गया, द्विघात रूप q(x) = g(x, x)किसी भी ऑर्थोगोनल आधार के प्रत्येक वेक्टर पर लागू मीट्रिक टेंसर से जुड़ा हुआ n वास्तविक मान उत्पन्न करता है। सिल्वेस्टर के जड़त्व के नियम के अनुसार#द्विघात रूपों के लिए जड़त्व का नियम|सिल्वेस्टर के जड़त्व के नियम के अनुसार, इस तरीके से उत्पादित प्रत्येक सकारात्मक, नकारात्मक और शून्य मानों की संख्या मीट्रिक टेंसर के अपरिवर्तनीय हैं, जो ऑर्थोगोनल आधार की पसंद से स्वतंत्र हैं। 'मीट्रिक हस्ताक्षर' {{nowrap|(p, q, r)}मेट्रिक टेंसर का } ये नंबर देता है, जो उसी क्रम में दिखाया गया है। गैर-पतित मीट्रिक टेंसर है r = 0 और हस्ताक्षर को (पी, क्यू) दर्शाया जा सकता है, जहां p + q = n.

परिभाषा

एक छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड $(M,g)$ भिन्नात्मक विविधता है $M$ हर जगह गैर-विकृत, चिकनी, सममित मीट्रिक टेंसर से सुसज्जित $g$.

ऐसी मीट्रिक को छद्म-रिमानियन मीट्रिक कहा जाता है। वेक्टर फ़ील्ड पर लागू, मैनिफोल्ड के किसी भी बिंदु पर परिणामी स्केलर फ़ील्ड मान सकारात्मक, नकारात्मक या शून्य हो सकता है।

छद्म-रीमानियन मीट्रिक का हस्ताक्षर है (p, q), जहां p और q दोनों गैर-नकारात्मक हैं। निरंतरता के साथ गैर-अपघटन स्थिति का तात्पर्य है कि पी और क्यू पूरे मैनिफोल्ड में अपरिवर्तित रहते हैं (यह मानते हुए कि यह जुड़ा हुआ है)।

छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड्स के गुण

बिल्कुल यूक्लिडियन स्थान की तरह $\mathbb {R} ^{n}$ मॉडल रीमैनियन मैनिफोल्ड, मिन्कोवस्की स्थान के रूप में सोचा जा सकता है $\mathbb {R} ^{n-1,1}$ फ्लैट मिन्कोवस्की मीट्रिक के साथ मॉडल लोरेंत्ज़ियन मैनिफोल्ड है। इसी तरह, हस्ताक्षर के छद्म-रिमानियन मैनिफोल्ड के लिए मॉडल स्थान (p, q) है $\mathbb {R} ^{p,q}$ मीट्रिक के साथ

$g=dx_{1}^{2}+\cdots +dx_{p}^{2}-dx_{p+1}^{2}-\cdots -dx_{p+q}^{2}$

रीमैनियन ज्यामिति के कुछ बुनियादी प्रमेयों को छद्म-रिमैनियन मामले में सामान्यीकृत किया जा सकता है। विशेष रूप से, रीमैनियन ज्यामिति का मौलिक प्रमेय छद्म-रिमैनियन मैनिफोल्ड्स के लिए भी सच है। यह किसी को संबंधित [[रीमैन वक्रता टेंसर]] के साथ छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड पर लेवी-सिविटा कनेक्शन के बारे में बात करने की अनुमति देता है। दूसरी ओर, रीमैनियन ज्यामिति में कई प्रमेय हैं जो सामान्यीकृत मामले में लागू नहीं होते हैं। उदाहरण के लिए, यह सच नहीं है कि प्रत्येक स्मूथ मैनिफोल्ड किसी दिए गए हस्ताक्षर के छद्म-रीमैनियन मीट्रिक को स्वीकार करता है; कुछ टोपोलॉजी बाधाएँ हैं। इसके अलावा, सबमैनिफोल्ड को हमेशा छद्म-रीमानियन मैनिफोल्ड की संरचना विरासत में नहीं मिलती है; उदाहरण के लिए, किसी भी मिन्कोव्स्की स्पेस#कारण संरचना|प्रकाश-सदृश वक्र पर मीट्रिक टेंसर शून्य हो जाता है। क्लिफ्टन-पोहल टोरस छद्म-रिमानियन मैनिफोल्ड का उदाहरण प्रदान करता है जो कॉम्पैक्ट है लेकिन पूर्ण नहीं है, गुणों का संयोजन जो हॉपफ-रिनो प्रमेय रीमैनियन मैनिफोल्ड के लिए अस्वीकार करता है।

लोरेंत्ज़ियन मैनिफोल्ड

एक लोरेंट्ज़ियन मैनिफोल्ड छद्म-रीमैनियन मैनिफोल्ड का महत्वपूर्ण विशेष मामला है जिसमें मीट्रिक हस्ताक्षर है (1, n−1) (समान रूप से, (n−1, 1); संधिपत्र पर हस्ताक्षर करें देखें)। ऐसे मेट्रिक्स को 'लोरेंत्ज़ियन मेट्रिक्स' कहा जाता है. इनका नाम डच भौतिक विज्ञानी हेंड्रिक लोरेंत्ज़ के नाम पर रखा गया है।

भौतिकी में अनुप्रयोग

रीमैनियन मैनिफोल्ड्स के बाद, लोरेंत्ज़ियन मैनिफोल्ड्स छद्म-रिमैनियन मैनिफोल्ड्स का सबसे महत्वपूर्ण उपवर्ग बनाते हैं। वे सामान्य सापेक्षता के अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण हैं।

सामान्य सापेक्षता का प्रमुख आधार यह है कि स्पेसटाइम को हस्ताक्षर के 4-आयामी लोरेंत्ज़ियन मैनिफोल्ड के रूप में तैयार किया जा सकता है (3, 1) या, समकक्ष, (1, 3). सकारात्मक-निश्चित मेट्रिक्स के साथ रीमैनियन मैनिफोल्ड्स के विपरीत, अनिश्चित हस्ताक्षर स्पर्शरेखा वैक्टर को टाइमलाइक, शून्य या स्पेसलाइक में वर्गीकृत करने की अनुमति देता है। के हस्ताक्षर के साथ (p, 1) या (1, q), मैनिफोल्ड स्थानीय रूप से (और संभवतः विश्व स्तर पर) समय-उन्मुख भी है (कारण संरचना देखें)।

यह भी देखें

• कार्य-कारण की स्थितियाँ
• विश्व स्तर पर अतिशयोक्तिपूर्ण मैनिफोल्ड
• अतिपरवलयिक आंशिक अवकल समीकरण
• एडजस्टेबल मैनिफोल्ड
• अंतरिक्ष समय

संदर्भ

• Benn, I.M.; Tucker, R.W. (1987), An introduction to Spinors and Geometry with Applications in Physics (First published 1987 ed.), Adam Hilger, ISBN 0-85274-169-3
• Bishop, Richard L.; Goldberg, Samuel I. (1968), Tensor Analysis on Manifolds (First Dover 1980 ed.), The Macmillan Company, ISBN 0-486-64039-6
• Chen, Bang-Yen (2011), Pseudo-Riemannian Geometry, [delta]-invariants and Applications, World Scientific Publisher, ISBN 978-981-4329-63-7
• O'Neill, Barrett (1983), Semi-Riemannian Geometry With Applications to Relativity, Pure and Applied Mathematics, vol. 103, Academic Press, ISBN 9780080570570
• Vrănceanu, G.; Roşca, R. (1976), Introduction to Relativity and Pseudo-Riemannian Geometry, Bucarest: Editura Academiei Republicii Socialiste România.

बाहरी संबंध

• Media related to Lorentzian manifolds at Wikimedia Commons