आइसोट्रोपिक निर्देशांक

लोरेंट्ज़ियन मैनिफोल्ड्स के सिद्धांत में, गोलाकार रूप से सममित स्पेसटाइम स्थिर गोल क्षेत्रों के सदस्य को स्वीकार करते हैं। कई अलग-अलग प्रकार के निर्देशांक तालिका हैं जो स्थिर क्षेत्रों के इस सदस्य के लिए अनुकूलित हैं; सबसे प्रसिद्ध श्वार्जस्चिल्ड निर्देशांक है, किन्तु 'आइसोट्रोपिक तालिका' भी अधिकांश उपयोगी होता है।

आइसोट्रोपिक तालिका की परिभाषित विशेषता यह है कि इसका त्रिज्य निर्देशांक (जो श्वार्ज़स्चिल्ड तालिका के त्रिज्य निर्देशांक से अलग है) परिभाषित किया गया है जिससे प्रकाश शंकु गोल दिखाई दे। इसका अर्थ यह है कि (स्थानीय रूप से फ्लैट मैनिफोल्ड के तुच्छ स्थितियों को छोड़कर), कोणीय आइसोट्रोपिक निर्देशांक स्थिर क्षेत्रों के भीतर दूरियों का ईमानदारी से प्रतिनिधित्व नहीं करते हैं, और न ही त्रिज्य निर्देशांक त्रिज्य दूरी का ईमानदारी से प्रतिनिधित्व करते हैं। दूसरी ओर निरंतर समय के कोणों में हाइपरस्लाइस को बिना विरूपण के दर्शाया जाता है इसलिए तालिका का नाम है।

आइसोट्रोपिक तालिका अधिकांश सामान्य सापेक्षता जैसे गुरुत्वाकर्षण के मीट्रिक सिद्धांतों में स्थैतिक स्पेस समय गोलाकार रूप से सममित स्पेसटाइम पर प्रायुक्त होते हैं, किन्तु उदाहरण के लिए, गोलाकार रूप से स्पंदित द्रव गेंद को मॉडलिंग में भी उपयोग किया जा सकता है। आइंस्टीन क्षेत्र समीकरण के पृथक गोलाकार रूप से सममित समाधानों के लिए, बड़ी दूरी पर, आइसोट्रोपिक और श्वार्ज़स्चिल्ड निर्देशांक करता है मिन्कोव्स्की स्पेसटाइम पर सामान्य ध्रुवीय गोलाकार तालिका के समान हो जाते हैं।

परिभाषा

आइसोट्रोपिक तालिका में (स्थिर गोलाकार रूप से सममित स्पेसटाइम पर), स्पेसटाइम मीट्रिक (उर्फ रेखा तत्व) रूप लेता है

$g=-a(r)^{2}\,dt^{2}+b(r)^{2}\,\left(dr^{2}+r^{2}\,\left(d\theta ^{2}+\sin(\theta )^{2}\,d\varphi ^{2}\right)\right),$

$-\infty <t<\infty ,\,r_{0}<r<r_{1},\,0<\theta <\pi ,\,-\pi <\varphi <\pi$

संदर्भ के आधार पर, $a,\,b$ त्रिज्य निर्देशांक के अनिर्धारित कार्यों के रूप में (उदाहरण के लिए, आइंस्टीन क्षेत्र समीकरण के सटीक स्थिर गोलाकार रूप से सममित समाधान प्राप्त करने में) यह विचार करना उचित हो सकता है। वैकल्पिक रूप से, हम विशिष्ट लोरेंट्ज़ियन स्पेसटाइम पर आइसोट्रोपिक निर्देशांक तालिका प्राप्त करने के लिए विशिष्ट कार्यों (संभवतः कुछ मापदंडों के आधार पर) में रोधक कर सकते हैं।

सदिश क्षेत्र्स को मारना

गोलाकार रूप से सममित स्थिर स्पेसटाइम के किलिंग सदिश क्षेत्र्स का लाइ बीजगणित आइसोट्रोपिक तालिका में वैसा ही रूप लेता है जैसा कि श्वार्ज़स्चिल्ड तालिका में होता है। अर्थात्, यह बीजगणित टाइमलाइक तर्कहीन हत्या सदिश क्षेत्र द्वारा उत्पन्न होता है

$\partial _{t}$

और तीन स्पेसलाइक किलिंग सदिश क्षेत्र

$\partial _{\varphi }$

$\sin(\varphi )\,\partial _{\theta }+\cot(\theta )\,\cos(\varphi )\partial _{\varphi }$

$\cos(\varphi )\,\partial _{\theta }-\cot(\theta )\,\sin(\varphi )\partial _{\varphi }$

इधर, यह कह रहे हैं ${\vec {X}}=\partial _{t}$ इर्रोटेशनल का अर्थ है कि संगत सर्वांगसमता (सामान्य सापेक्षता) की सर्वांगसमता (सामान्य सापेक्षता) लुप्त हो जाती है; इस प्रकार, यह किलिंग सदिश क्षेत्र सर्वांगसमता (सामान्य सापेक्षता) है। तथ्य यह है कि स्पेसटाइम इर्रोटेशनल टाइमलाइक किलिंग सदिश क्षेत्र को स्वीकार करता है, वास्तविक में स्थिर स्पेसटाइम की परिभाषित विशेषता है। तात्कालिक परिणाम यह है कि निरंतर समय सतहों का $t=t_{0}$ निर्देशांक करता है (आइसोमेट्रिक) स्थानिक हाइपरस्लाइस (स्पेसलाइक हाइपरसर्फेस) का सदस्य बनाते हैं।

श्वार्ज़स्चिल्ड तालिका के विपरीत, आइसोट्रोपिक तालिका इन हाइपरस्लाइस के अंत:स्थापन आरेखों के निर्माण के लिए उपयुक्त नहीं है।

स्थैतिक स्थिर क्षेत्रों का सदस्य

सतहें $t=t_{0},\,r=r_{0}$ गोल गोले के रूप में दिखाई देते हैं (जब हम लोसी को ध्रुवीय गोलाकार फैशन में प्लॉट करते हैं), और रेखा तत्व के रूप से, हम देखते हैं कि मीट्रिक इनमें से किसी भी सतह तक सीमित है

$g|_{t=t_{0},r=r_{0}}=b(r_{0})^{2}\,r_{0}^{2}g_{\Omega }=b(r_{0})^{2}\,r_{0}^{2}\,\left(d\theta ^{2}+\sin(\theta )^{2}\,d\varphi ^{2}\right),\;0<\theta <\pi ,-\pi <\varphi <\pi$

जहाँ $\Omega =(\theta ,\varphi )$ निर्देशांक हैं और $g_{\Omega }$ इकाई त्रिज्या के 2 गोले पर रीमैनियन मीट्रिक है। यही है, ये स्थिर निर्देशांक क्षेत्र वास्तविक में ज्यामितीय क्षेत्रों का प्रतिनिधित्व करते हैं, किन्तु की उपस्थिति $b(r_{0})\,r$ इसके बजाय $r$ दिखाता है कि त्रिज्य निर्देशांक सामान्य यूक्लिडियन स्पेस में क्षेत्रों के समान क्षेत्र के अनुरूप नहीं है। श्वार्ज़स्चिल्ड निर्देशांकों की तुलना करें, जहां त्रिज्य निर्देशांक स्थिर क्षेत्रों के संदर्भ में अपनी प्राकृतिक व्याख्या करता है।

निर्देशांक विलक्षणता

लोसी $\varphi =-\pi ,\,\pi$ आइसोट्रोपिक तालिका की सीमाओं को चिह्नित करता हैं, और श्वार्ज़स्चाइल्ड तालिका के प्रकार ही, हम चुपचाप मान लेते हैं कि इन दो लोसी की पहचान की गई है, जिससे हमारे कल्पित गोल क्षेत्र वास्तविक में सामयिक क्षेत्र हैं।

श्वार्ज़स्चिल्ड तालिका के प्रकार ही, त्रिज्य निर्देशांक की सीमा सीमित हो सकती है यदि इस निर्देशांक के कुछ मान (मानों) के लिए मीट्रिक या इसका व्युत्क्रम ऊपर उठता है।

मीट्रिक अन्सत्ज़

ऊपर दिए गए रेखा तत्व, f, g के साथ, आइसोटोपिक निर्देशांक आर के अनिर्धारित कार्यों के रूप में माना जाता है, अधिकांश सामान्य सापेक्षता (या गुरुत्वाकर्षण के अन्य मीट्रिक सिद्धांत) में स्थैतिक गोलाकार रूप से सममित समाधान प्राप्त करने में मीट्रिक अन्सत्ज़ के रूप में उपयोग किया जाता है।

उदाहरण के रूप में, हम कार्टन की बाहरी कैलकुलस विधि का उपयोग करके योजक और वक्रता की गणना करने की विधि को संक्षिप्त वर्णन करेंगे। सबसे पहले, हम सामान्य सापेक्षता में रेखा तत्व को कोफ्रेम क्षेत्र पढ़ते हैं,

$\sigma ^{0}=-a(r)\,dt$

$\sigma ^{1}=b(r)\,dr$

$\sigma ^{2}=b(r)\,r\,d\theta$

$\sigma ^{3}=b(r)\,r\,\sin(\theta )\,d\varphi$

हम कहाँ मानते हैं $a,\,b$ के अनिर्धारित सुचारू कार्यों के रूप में $r$. (तथ्य यह है कि हमारा स्पेसटाइम इस विशेष त्रिकोणमितीय रूप वाले फ्रेम को स्वीकार करता है, स्थिर, गोलाकार सममित लोरेन्ट्ज़ियन मैनिफोल्ड में आइसोट्रोपिक तालिका की धारणा की और समकक्ष व्यंजक है)। बाहरी व्युत्पन्न लेना और पहले कार्टन संरचनात्मक समीकरण का उपयोग करना, हम गैर-लुप्त होने वाले योजक को एक-रूप पाते हैं

${\omega ^{0}}_{1}={\frac {f'\,dt}{g}}$

${\omega ^{1}}_{2}=-\left(1+{\frac {r\,b'}{b}}\right)\,d\theta$

${\omega ^{1}}_{3}=-\left(1+{\frac {r\,b'}{b}}\right)\,\sin(\theta )\,d\varphi$

${\omega ^{2}}_{3}=-\cos(\theta )\,d\varphi$

बाहरी व्युत्पन्न को फिर से लेना और दूसरे कार्टन संरचनात्मक समीकरण में प्लग करना, हम वक्रता को दो रूपों में पाते हैं।

यह भी देखें

• स्थिर स्पेसटाइम,
• गोलाकार रूप से सममित स्पेसटाइम,
• स्थैतिक गोलाकार सममित परिपूर्ण तरल पदार्थ,
• श्वार्ज़चाइल्ड निर्देशांक, स्थैतिक गोलाकार सममित स्पेसटाइम के लिए अन्य लोकप्रिय तालिका,
• फ़्रेम क्षेत्र्स और कोफ़्रेम क्षेत्र्स के बारे में अधिक जानकारी के लिए सामान्य सापेक्षता में फ़्रेम क्षेत्र्स।

संदर्भ

• Misner, Thorne, Wheeler (1973). Gravitation. W H Freeman and Company. ISBN 0-7167-0344-0.{{cite book}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)