टेन्सर क्षेत्र

Not to be confused with क्षेत्रों का टेन्सर उत्पाद.

गणित और भौतिकी में, टेन्सर क्षेत्र गणितीय स्थान के प्रत्येक बिंदु (सामान्यतः यूक्लिडियन स्थान या कई गुना) के लिए टेन्सर प्रदान करता है। टेंसर क्षेत्र का उपयोग अंतर ज्यामिति, बीजगणितीय ज्यामिति, सामान्य सापेक्षता, पदार्थ में तनाव (भौतिकी) और तनाव टेंसर के विश्लेषण में और भौतिक विज्ञान में कई अनुप्रयोगों में किया जाता है। टेन्सर अदिश (भौतिकी) (शुद्ध संख्या जो मान का प्रतिनिधित्व करती है, उदाहरण के लिए गति) और यूक्लिडियन सदिश (शुद्ध संख्या और दिशा, वेग की तरह) का सामान्यीकरण है, टेन्सर क्षेत्र एक अदिश क्षेत्र का सामान्यीकरण है जो स्थान के प्रत्येक बिंदु के लिए क्रमशः एक अदिश या सदिश निर्दिष्ट करता है। यदि एक टेंसर A को मॉड्यूल M पर X(M) समुच्चय सदिश क्षेत्र पर परिभाषित किया गया है, तो हम A को M पर टेंसर क्षेत्र कहते हैं।

टेंसर कहलाने वाली कई गणितीय संरचनाएं भी टेंसर क्षेत्र हैं। उदाहरण के लिए, रीमैन वक्रता टेन्सर टेंसर क्षेत्र है क्योंकि यह टेंसर को रीमैनियन कई गुना के प्रत्येक बिंदु से जोड़ता है, जो स्थलीय स्थान है।

ज्यामितीय परिचय

सहज रूप से, सदिश क्षेत्र को क्षेत्र के प्रत्येक बिंदु से जुड़े तीर के रूप में देखा जाता है, जिसमें चर लंबाई और दिशा होती है। घुमावदार स्थान पर सदिश क्षेत्र का उदाहरण मौसम मानचित्र है जो पृथ्वी की सतह के प्रत्येक बिंदु पर क्षैतिज पवन वेग दिखाता है।

अब और अधिक जटिल क्षेत्रों पर विचार करें। उदाहरण के लिए, यदि मैनिफोल्ड रीमैनियन है, तो उसके पास मीट्रिक क्षेत्र $g$ है, जैसे कोई भी दो सदिश $v,w$ बिंदु पर $x$ दिए गए हैं, उनका आंतरिक उत्पाद $g_{x}(v,w)$ है। क्षेत्र $g$ आव्यूह रूप में दिया जा सकता है, किन्तु यह निर्देशांक की पसंद पर निर्भर करता है। इसके अतिरिक्त इसे प्रत्येक बिंदु पर त्रिज्या 1 के दीर्घवृत्त के रूप में दिया जा सकता है, जो कि समन्वय-मुक्त है। पृथ्वी की सतह पर प्रायुक्त, यह तंतु का सूचक है।

सामान्यतः, हम टेंसर क्षेत्र्स को समन्वय-स्वतंत्र विधियों से निर्दिष्ट करना चाहते हैं: यह अक्षांश और देशांतर से स्वतंत्र रूप से उपस्थित होना चाहिए, या जो भी विशेष कार्टोग्राफिक प्रक्षेपण हम संख्यात्मक निर्देशांक प्रस्तुत करने के लिए उपयोग कर रहे हैं।

समन्वय संक्रमण के माध्यम से

स्काउटन (1951) और मैककोनेल (1957) के बाद, टेन्सर की अवधारणा एक संदर्भ फ्रेम (या समन्वय प्रणाली) की अवधारणा पर निर्भर करती है, जिसे तय किया जा सकता है (कुछ पृष्ठभूमि संदर्भ फ्रेम के सापेक्ष), किन्तु सामान्यतः इसकी अनुमति दी जा सकती है इन समन्वय प्रणालियों के परिवर्तनों के कुछ वर्ग के अन्दर भिन्न होते हैं।

उदाहरण के लिए, एन-आयामी वास्तविक समन्वय स्थान से संबंधित निर्देशांक $\mathbb {R} ^{n}$ स्वैच्छिक विधि से परिवर्तन के अधीन हो सकते हैं:

$x^{k}\mapsto A_{j}^{k}x^{j}+a^{k}$

(एन-आयामी सूचकांकों के साथ, आइंस्टीन योग सम्मेलन)। सहसंयोजक सदिश, या कोसदिश, फलनों $v_{k}$ की प्रणाली है जो नियम से इस सजातीय परिवर्तन के अंतर्गत रूपांतरित होता है

$v_{k}\mapsto v_{i}A_{k}^{i}.$

कार्तीय निर्देशांक आधार सदिशों की सूची $\mathbf {e} _{k}$ सजातीय परिवर्तन के तहत, कोसदिश $\mathbf {e} _{k}\mapsto A_{k}^{i}\mathbf {e} _{i}$ के रूप में रूपांतरित करता है। एक प्रतिपरिवर्ती सदिश निर्देशांकों के $v^{k}$ फलनों की एक प्रणाली है, जो इस तरह के एक संबधित परिवर्तन के तहत एक परिवर्तन से गुजरती है

$v^{k}\mapsto (A^{-1})_{j}^{k}v^{j}.$

यह निश्चित रूप से यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक आवश्यकता है कि मात्रा $v^{k}\mathbf {e} _{k}$ एक अपरिवर्तनीय वस्तु है जो चुनी गई समन्वय प्रणाली पर निर्भर नहीं करती है। अधिक सामान्यतः, वैलेंस के एक टेंसर (p,q) में p नीचे के सूचकांक और q ऊपर के सूचकांक होते हैं, परिवर्तन नियम के साथ

${T_{i_{1}\cdots i_{p}}}^{j_{1}\cdots j_{q}}\mapsto A_{i_{1}}^{i'_{1}}\cdots A_{i_{p}}^{i'_{p}}{T_{i'_{1}\cdots i'_{p}}}^{j'_{1}\cdots j'_{q}}(A^{-1})_{j'_{1}}^{j_{1}}\cdots (A^{-1})_{j'_{q}}^{j_{q}}.$

टेंसर क्षेत्र की अवधारणा को अनुमत समन्वय परिवर्तनों को सुचारू फलन (या अलग-अलग फलन, विश्लेषणात्मक फलन, आदि) होने के लिए विशेषज्ञता के द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। एक कोसदिश क्षेत्र निर्देशांक का एक फलन $v_{k}$ हैं जो संक्रमण फलनों (दिए गए वर्ग में) के जैकबियन आव्यूह द्वारा परिवर्तित होते हैं। इसी प्रकार, प्रतिपरिवर्ती सदिश क्षेत्र $v^{k}$ व्युत्क्रम जैकबियन द्वारा रूपांतरित होता है।

टेंसर बंडल

टेन्सर बंडल फाइबर बंडल है जहां फाइबर स्पर्शरेखा स्थान की किसी भी संख्या की प्रतियों का टेंसर उत्पाद है और/या आधार स्थान का कॉटैंगेंट स्थान है, जो कि कई गुना है। जैसे, फाइबर सदिश स्थल है और टेंसर बंडल विशेष प्रकार का सदिश बंडल है।

सदिश बंडल पैरामीटर पर निरंतर (या आसानी से) निर्भर करता है सदिश स्पेस का प्राकृतिक विचार है - पैरामीटर कई गुना एम के बिंदु हैं। उदाहरण के लिए, कोण के आधार पर आयाम का सदिश स्पेस मोबियस स्ट्रिप या वैकल्पिक रूप से दिख सकता है सिलेंडर (ज्यामिति) की तरह। एम पर सदिश बंडल वी दिया गया है, संबंधित क्षेत्र अवधारणा को बंडल का खंड कहा जाता है: एम के लिए एम से भिन्न, सदिश का विकल्प

v_mमें V_m,

जहां V_mm पर सदिश स्थान है।

चूंकि टेन्सर उत्पाद अवधारणा आधार के किसी भी विकल्प से स्वतंत्र है, एम पर दो सदिश बंडलों के टेन्सर उत्पाद लेना नियमित है। स्पर्शरेखा बंडल (स्पर्शरेखा रिक्त स्थान का बंडल) से प्रारंभ करते हुए पूरे उपकरण को टेन्सर के घटक-मुक्त उपचार पर समझाया गया है - फिर से स्वतंत्र रूप से निर्देशांक के रूप में, जैसा कि परिचय में बताया गया है।

इसलिए हम 'टेंसर क्षेत्र' की परिभाषा दे सकते हैं, अर्थात् कुछ टेंसर बंडल के अनुभाग (फाइबर बंडल) के रूप में। (ऐसे सदिश बंडल हैं जो टेंसर बंडल नहीं हैं: उदाहरण के लिए मोबियस बैंड।) इसके बाद यह ज्यामितीय पदार्थ की गारंटी है, क्योंकि सब कुछ आंतरिक विधियों से किया गया है। अधिक सटीक रूप से, टेंसर क्षेत्र स्थान में कई गुना टेंसर के किसी दिए गए बिंदु को निर्दिष्ट करता है

$V\otimes \cdots \otimes V\otimes V^{*}\otimes \cdots \otimes V^{*},$

जहाँ V उस बिंदु पर स्पर्शरेखा स्थान है और V^∗ कॉटैंजेंट स्पेस है। टेंगेंट बंडल और स्पर्शरेखा बंडल भी देखें।

दो टेन्सर बंडलों E → M और F → M को देखते हुए, रेखीय मानचित्र A: Γ(E) → Γ(F) E के अनुभागों के स्थान से F के अनुभागों तक स्वयं को टेंसर अनुभाग के रूप में माना जा सकता है $\scriptstyle E^{*}\otimes F$ यदि और केवल यदि यह Γ(E) में प्रत्येक खंड s के लिए A(fs) = fA(s) को संतुष्ट करता है और M पर प्रत्येक सुचारू फलन करता है। इस प्रकार टेन्सर अनुभाग न केवल वर्गों के सदिश स्थान पर रैखिक नक्शा है, किन्तु C^∞(M)-खंडों के मॉड्यूल (गणित) पर रैखिक मानचित्र हैं। उदाहरण के लिए, इस गुण का उपयोग यह जांचने के लिए किया जाता है कि चाहे लाई व्युत्पन्न और सहसंयोजक व्युत्पन्न टेंसर नहीं हैं, मरोड़ टेंसर और उनसे निर्मित एफ़िन संबंध हैं।

नोटेशन

टेन्सर क्षेत्र्स के लिए संकेतन कभी-कभी भ्रामक रूप से टेंसर स्पेस के संकेतन के समान हो सकते हैं। इस प्रकार, स्पर्शरेखा बंडल TM = T(M) को कभी-कभी इस रूप में लिखा जा सकता है

$T_{0}^{1}(M)=T(M)=TM$

इस बात पर जोर देने के लिए कि स्पर्शरेखा बंडल कई गुना एम पर (1,0) टेंसर क्षेत्र्स (अर्थात्, सदिश क्षेत्र्स) की रेंज स्पेस है। इसे बहुत समान दिखने वाले नोटेशन से भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए

$T_{0}^{1}(V)$;

बाद वाले स्थिति में, हमारे पास केवल टेंसर स्पेस है, जबकि पूर्व में, हमारे पास कई गुना एम में प्रत्येक बिंदु के लिए टेंसर स्पेस परिभाषित है।

कर्ली (लिपि) अक्षरों का उपयोग कभी-कभी एम पर अनंत रूप से अलग-अलग टेंसर क्षेत्र के समुच्चय को दर्शाने के लिए किया जाता है। इस प्रकार,

${\mathcal {T}}_{n}^{m}(M)$

M पर (m, n) टेंसर बंडल के खंड हैं जो अनंत रूप से अलग-अलग हैं। टेंसर क्षेत्र इस समुच्चय का तत्व है।

C^∞(M) मॉड्यूल स्पष्टीकरण

कई गुना एम पर टेंसर क्षेत्र्स को चिह्नित करने का और अधिक सार (किन्तु अधिकांश उपयोगी) विधि है, जो टेंसर क्षेत्र को ईमानदार टेंसर (अर्थात् एकल मल्टीलाइनर मैपिंग) में बनाता है, चूंकि अलग प्रकार का (चूंकि यह सामान्यतः ऐसा नहीं है कि कोई अधिकांश टेंसर क्यों कहता है जब का वास्तविक में अर्थ टेंसर क्षेत्र होता है)। सबसे पहले, हम सभी चिकनी (C^∞) M पर सदिश क्षेत्र, ${\mathcal {T}}(M)$ (उपरोक्त नोटेशन पर अनुभाग देखें) एकल स्थान के रूप में - मॉड्यूल (गणित) चिकनी फलनों की वलय (गणित) पर, C^∞(M), बिंदुवार अदिश गुणन द्वारा। मल्टीलाइनरिटी और टेंसर उत्पादों की धारणा किसी भी क्रमविनिमेय वलय पर मॉड्यूल के स्थिति में आसानी से फैलती है।

एक प्रेरक उदाहरण के रूप में, स्मूथ कोसदिश क्षेत्र्स ( विभेदक रूप 1-फॉर्म्स) के स्पेस ${\mathcal {T}}^{*}(M)$, पर विचार करें। ये सुचारू सदिश क्षेत्रों पर फलन करते हैं, बिंदुवार मानांकन द्वारा सुचारू फलन करने के लिए, अर्थात्, कोसदिश क्षेत्र ω और सदिश क्षेत्र X दिया जाता है, हम परिभाषित करते हैं

(ω(X))(p) = ω(p)(X(p)).

सम्मिलित सभी चीज़ों की बिंदुवार प्रकृति के कारण, X पर ω की क्रिया एक C^∞(M)-रैखिक माप हैं, जो M में किसी भी p के लिए,

(ω(fX))(p) = f(p)ω(p)(X(p)) = (fω)(p)(X(p)) = (fω(X))(p)

है और सुचारू कार्य f है। इस प्रकार हम कोसदिश क्षेत्र्स को न केवल कॉटैंजेंट बंडल के अनुभागों के रूप में देख सकते हैं, बल्कि सदिश क्षेत्र्स के रेखीय मैपिंग को फलन में भी देख सकते हैं। दोहरे-दोहरी निर्माण द्वारा, सदिश क्षेत्रों को समान रूप से फलनों में कोसदिश क्षेत्रों के माप के रूप में व्यक्त किया जा सकता है (अर्थात्, हम मूल रूप से कोसदिश क्षेत्रों के साथ प्रारंभ कर सकते हैं और वहां से काम कर सकते हैं)।

M पर सामान्य सिंगल टेंसर (टेंसर फ़ील्ड नहीं!) के निर्माण के पूर्ण समानांतर में सदिश और कोवेक्टर पर बहुरेखीय मानचित्र के रूप में हम M पर सामान्य (k, l) टेंसर फ़ील्ड को C∞(M) बहुरेखीय मानचित्र के रूप में परिभाषित कर सकते हैं। T की प्रतिलिपियाँ और T की प्रतिलिपियाँ C∞(M) में।

M पर सामान्य एकल टेंसर (टेंसर क्षेत्र नहीं!) के निर्माण के पूर्ण समानांतर में सदिश और कोसदिश पर बहुरेखीय माप के रूप में, हम M पर सामान्य (k,l) टेंसर क्षेत्र को C^∞(M)-बहुरेखीय मापों की के रूप में ${\mathcal {T}}(M)$ की प्रतिलिपियाँ और ${\mathcal {T}}^{*}(M)$ की प्रतिलिपियाँ C∞(M) में प्रतियों पर परिभाषित कर सकते हैं।.

अब, k की प्रतियों के उत्पाद से कोई मनमाना माप T दिया गया है ${\mathcal {T}}^{*}(M)$ और l की प्रतियां ${\mathcal {T}}(M)$ C^∞(M) में, यह पता चला है कि यह M पर टेन्सर क्षेत्र से उत्पन्न होता है यदि और केवल यदि यह C^∞(M) पर बहुरेखीय है। इस प्रकार इस प्रकार की बहुरैखिकता स्पष्ट रूप से इस तथ्य को व्यक्त करती है कि हम वास्तविक में बिंदुवार परिभाषित वस्तु से निपट रहे हैं, अर्थात् टेंसर क्षेत्र, फलन के विपरीत, जो एक बिंदु पर मानांकन किए जाने पर भी वेक्टर फ़ील्ड के सभी मानों पर निर्भर करता है और 1 एक साथ बनता है।

इस सामान्य नियम का लगातार उदाहरण आवेदन दिखा रहा है कि लेवी-सिविता संबंध, जो चिकनी सदिश क्षेत्रों $(X,Y)\mapsto \nabla _{X}Y$ का माप है जो सदिश क्षेत्रों की जोड़ी को सदिश क्षेत्र में ले जा रहा है, M पर टेंसर क्षेत्र को परिभाषित नहीं करता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि यह Y में केवल R-रैखिक है (पूर्ण C∞(M)-रैखिकता के स्थान पर), यह लीबनिज नियम $\nabla _{X}(fY)=(Xf)Y+f\nabla _{X}Y$)) को संतुष्ट करता है, फिर भी, यह जोर दिया जाना चाहिए कि चाहे यह टेन्सर क्षेत्र नहीं है, यह अभी भी घटक-मुक्त व्याख्या के साथ ज्यामितीय वस्तु के रूप में योग्यता प्राप्त करता है।

अनुप्रयोग

अवकल ज्यामिति में वक्रता टेंसर की चर्चा की जाती है और तनाव-ऊर्जा टेंसर भौतिकी में महत्वपूर्ण है, और ये दो टेंसर आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत से संबंधित हैं।

विद्युत चुंबकत्व में, विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय टेंसर में संयोजित होते हैं।

यह ध्यान देने योग्य है कि मैनिफोल्ड पर एकीकरण को परिभाषित करने में उपयोग किए जाने वाले विभेदक रूप, प्रकार का टेंसर क्षेत्र हैं।

टेन्सर कलन

सैद्धांतिक भौतिकी और अन्य क्षेत्रों में, टेन्सर क्षेत्रों के संदर्भ में अवकल समीकरण उन संबंधों को व्यक्त करने का बहुत ही सामान्य विधि प्रदान करते हैं जो ज्यामितीय प्रकृति (टेंसर प्रकृति द्वारा गारंटीकृत) और पारंपरिक रूप से अवकलन कलन से जुड़े होते हैं। यहां तक ​​कि ऐसे समीकरणों को तैयार करने के लिए नई अवधारणा, सहपरिवर्ती अवकलज की आवश्यकता होती है। यह सदिश क्षेत्र के साथ टेंसर क्षेत्र की भिन्नता के सूत्रीकरण को संभालता है। मूल निरपेक्ष अंतर कलन धारणा, जिसे बाद में टेंसर कैलकुलेशन कहा गया, ने संबंध की ज्यामितीय अवधारणा (अंतर ज्यामिति) को अलग कर दिया था।

लाइन बंडल द्वारा घुमाव

यदि W, L के साथ V का टेन्सर उत्पाद बंडल है तो W, V के समान आयाम वाले सदिश स्थानों का एक बंडल है। एक टेन्सर घनत्व एक विशेष स्थिति है जहां एल कई गुना पर घनत्व का बंडल है, जो कॉटैंगेंट बंडल का निर्धारक बंडल है। (सख्ती से सटीक होने के लिए संक्रमण कार्यों के लिए पूर्ण मान भी लागू करना चाहिए - यह एक अभिविन्यसनीय मैनिफोल्ड के लिए थोड़ा अंतर करता है।) अधिक पारंपरिक स्पष्टीकरण के लिए टेंसर घनत्व लेख देखें।

टेंसर क्षेत्र आइडिया के विस्तार में M पर अतिरिक्त लाइन बंडल L सम्मिलित है। यदि W, L के साथ V का टेंसर उत्पाद बंडल है, तो W, V के समान आयाम वाले सदिश रिक्त स्थान का बंडल है। यह किसी' टेंसर घनत्व ' की अवधारणा, 'ट्विस्टेड' प्रकार का टेंसर क्षेत्र को परिभाषित करने की अनुमति देता है। टेन्सर घनत्व विशेष स्थिति है जहां l कई गुना पर घनत्व का बंडल है, अर्थात् कॉटेन्जेंट बंडल का निर्धारक बंडल है। (सख्ती से सटीक होने के लिए, किसी को टोपोलॉजी के लिए निरपेक्ष मान भी प्रायुक्त करना चाहिए - यह कुंडा कई गुना के लिए थोड़ा अंतर रखता है।) अधिक पारंपरिक स्पष्टीकरण के लिए टेन्सर घनत्व लेख देखें।

घनत्व के बंडल की विशेषता (फिर से उन्मुखता मानते हुए) एल यह है कि एल^s s के वास्तविक संख्या मानों के लिए अच्छी तरह से परिभाषित है; इसे ट्रांज़िशन फ़ंक्शंस से पढ़ा जा सकता है, जो सख्ती से सकारात्मक वास्तविक मान लेते हैं। उदाहरण के लिए इसका अर्थ है कि हम आधा घनत्व ले सकते हैं, स्थिति जहां s = ½ है। सामान्यतः हम W के खंड ले सकते हैं, L^s के साथ V का टेन्सर उत्पाद, और वज़न s के साथ 'टेंसर घनत्व क्षेत्रों' पर विचार करें।

अर्ध-घनत्व को कई गुना पर अभिन्न संचालकों को परिभाषित करने और ज्यामितीय परिमाणीकरण जैसे क्षेत्रों में प्रायुक्त किया जाता है।

समतल स्थिति

जब एम यूक्लिडियन स्थान है और सभी क्षेत्रों को एम के सदिश द्वारा अनुवाद (ज्यामिति) द्वारा अपरिवर्तनीय होने के लिए लिया जाता है, तो हम उस स्थिति में वापस आ जाते हैं जहां टेंसर क्षेत्र 'मूल पर बैठे' टेंसर का पर्याय बन जाता है। यह कोई बड़ी हानि नहीं करता है, और अधिकांश अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है। जैसा कि टेन्सर घनत्वों पर प्रायुक्त होता है, इससे फर्क पड़ता है। घनत्व के बंडल को 'बिंदु पर' गंभीरता से परिभाषित नहीं किया जा सकता है; और इसलिए टेंसरों के समकालीन गणितीय उपचार की सीमा यह है कि टेन्सर घनत्वों को विस्तृत फैशन में परिभाषित किया जाता है।

आवर्ती और श्रृंखला नियम

टेन्सर अवधारणा की उन्नत व्याख्या के रूप में, एक बहुविकल्पीय स्थिति में श्रृंखला नियम की व्याख्या कर सकता है, जैसा कि परिवर्तनों को समन्वयित करने के लिए भी लागू किया जाता है क्योंकि टेन्सर क्षेत्रों को जन्म देने वाले टेंसर की आत्मनिर्भर अवधारणाओं की आवश्यकता होती है।

संक्षेप में, हम श्रृंखला नियम को 1-कोचेन (बीजीय टोपोलॉजी) के रूप में पहचान सकते हैं। यह स्पर्शरेखा बंडल को आंतरिक विधियों से परिभाषित करने के लिए आवश्यक स्थिरता देता है। टेंसरों के अन्य सदिश बंडलों में तुलनात्मक चक्र होते हैं, जो टेंसर निर्माणों के फलनात्मक गुणों को श्रृंखला नियम में प्रायुक्त करने से आते हैं; यही कारण है कि वे आंतरिक (पढ़ें, 'प्राकृतिक') अवधारणाएं भी हैं।

जिसे सामान्यतः टेंसरों के लिए 'शास्त्रीय' दृष्टिकोण के रूप में कहा जाता है, वह इसे पीछे की ओर पढ़ने की प्रयाश करता है - और इसलिए वास्तव में मूलभूत दृष्टिकोण के अतिरिक्त अनुमानी, पोस्ट हॉक दृष्टिकोण है। समन्वय परिवर्तन के तहत वे कैसे बदलते हैं, इसके द्वारा टेन्सरों को परिभाषित करने में निहित है, यह प्रकार की आत्म-स्थिरता है जिसे कोसायकल व्यक्त करता है। टेन्सर घनत्व का निर्माण चक्रीय स्तर पर 'ट्विस्टिंग' है। जियोमीटर को टेंसर राशियों की ज्यामितीय प्रकृति के बारे में कोई संदेह नहीं है; इस प्रकार का वंश (श्रेणी सिद्धांत) तर्क अमूर्त रूप से पूरे सिद्धांत को सही ठहराता है।

सामान्यीकरण

टेंसर घनत्व

Main article: टेंसर घनत्व

टेंसर क्षेत्र की अवधारणा को उन वस्तुओं पर विचार करके सामान्यीकृत किया जा सकता है जो अलग-अलग रूपांतरित होती हैं। वस्तु जो समन्वय परिवर्तनों के तहत सामान्य टेन्सर क्षेत्र के रूप में परिवर्तित होती है, सिवाय इसके कि यह जैकोबियन आव्यूह के निर्धारक द्वारा गुणा किया जाता है और व्युत्क्रम समन्वय परिवर्तन के निर्धारक को wth शक्ति में परिवर्तित करता है, इसे भार w के साथ टेंसर घनत्व कहा जाता है। अनिवार्य रूप से, बहुरेखीय बीजगणित की भाषा में, कोई टेंसर घनत्व के बारे में सोच सकता है क्योंकि घनत्व बंडल में उनके मान लेने वाले बहुरेखीय मानचित्र जैसे कि (1-आयामी) n-रूपों का स्थान (जहाँ n स्थान का आयाम है), जैसा उनके मानों को सिर्फ 'R' में लेने का विरोध किया था। उच्च वजन तब सीमा में इस स्थान के साथ अतिरिक्त टेंसर उत्पादों को लेने के अनुरूप होता है।

विशेष स्थिति अदिश घनत्व है। अदिश 1-घनत्व विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं क्योंकि यह कई गुना अधिक उनके अभिन्न को परिभाषित करने के लिए समझ में आता है। उदाहरण के लिए, वे सामान्य सापेक्षता में आइंस्टीन-हिल्बर्ट क्रिया में दिखाई देते हैं। अदिश 1-घनत्व का सबसे आम उदाहरण आयतन तत्व है, जो मीट्रिक टेन्सर g की उपस्थिति में निर्देशांक में इसके निर्धारक का वर्गमूल है, जिसे निरूपित किया गया है ${\sqrt {\det g}}$. मीट्रिक टेन्सर क्रम 2 का सहसंयोजक टेन्सर है, और इसलिए इसका निर्धारक निर्देशांक संक्रमण के वर्ग द्वारा मापता है:

$\det(g')=\left(\det {\frac {\partial x}{\partial x'}}\right)^{2}\det(g),$

जो भर +2 के अदिश घनत्व के लिए परिवर्तन नियम है।

अधिक सामान्यतः, कोई भी टेन्सर घनत्व उचित वजन के अदिश घनत्व के साथ सामान्य टेन्सर का उत्पाद होता है। सदिश बंडलों की भाषा में, स्पर्शरेखा बंडल का निर्धारक बंडल लाइन बंडल है जिसका उपयोग अन्य बंडलों को w बार 'मोड़ने' के लिए किया जा सकता है। जबकि स्थानीय रूप से अधिक सामान्य परिवर्तन नियम का उपयोग वास्तव में इन टेंसरों को पहचानने के लिए किया जा सकता है, वैश्विक प्रश्न उठता है, जो दर्शाता है कि परिवर्तन नियम में या तो जैकोबियन निर्धारक या इसके पूर्ण मान को लिखा जा सकता है। घनत्व के बंडल के (सकारात्मक) संक्रमण फलनों की गैर-अभिन्न शक्तियाँ समझ में आती हैं, जिससे घनत्व का भार, उस अर्थ में, पूर्णांक मानों तक सीमित न हो। सकारात्मक जेकोबियन निर्धारक के साथ निर्देशांक के परिवर्तन को प्रतिबंधित करना अभिविन्यसनीय मैनिफोल्ड्स पर संभव है, क्योंकि माइनस संकेतों को खत्म करने का सुसंगत वैश्विक विधि है; किन्तु अन्यथा घनत्व के लाइन बंडल और एन-रूपों के लाइन बंडल अलग-अलग हैं। आंतरिक अर्थ पर अधिक जानकारी के लिए, कई गुना घनत्व देखें।

यह भी देखें

• Jet bundle
• Ricci calculus
• Spinor field

संदर्भ

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