Diese Frage bezieht sich auf topologische Mannigfaltigkeiten, wie sie in einem der Vorträge von Frederic Schuller über Gravitation diskutiert werden: https://www.youtube.com/watch?v=93f-ayezCqE .
Ein bisschen Hintergrund: Um die Raumzeit zu studieren, weisen wir ihr, kurz gesagt, die Struktur einer topologischen Mannigfaltigkeit zu weil man dann seine offenen Teilmengen auf offene Teilmengen von abbilden kann , über Diagrammkarten. Man kann dann auf die Kontinuität der "wirklichen" Kurve in der Raumzeit schließen (sagen wir, ) aus der Kontinuität der Kurve (der sie zugeordnet ist) in . Allgemeiner kann man auf die Eigenschaften der Raumzeit schließen, indem man sich die Eigenschaften ihrer Karten (Atlas) ansieht.
Der Dozent betont, dass während die Kurve in der Mannigfaltigkeit eine "physikalisch reale Sache" sei, die Kurve in ist es nicht, da es von unserer Wahl der Kartendarstellung abhängt, die wiederum willkürlich sein kann. Daher beschäftigen wir uns mit diesen Eigenschaften von Kurven, die unabhängig von der Wahl der Chartkarte sind, und wir können nur davon sprechen, dass solche Eigenschaften auf sie anwendbar sind . Kontinuität ist zufälligerweise eine diagrammunabhängige Eigenschaft, und daher können wir von "Kontinuität von" sprechen ".
Frage: Hängt nicht der Begriff der Stetigkeit von Raumzeitkurven selbst von unserer Wahl der Topologie ab? ? Schließt das Kontinuität als "physikalisch reale Eigenschaft" einer "physikalisch realen" Kurve nicht aus, da sie nicht unabhängig von der Wahl der Topologie ist? Wenn dies tatsächlich der Fall ist, warum sich dann die ganze Mühe machen, auf die Kontinuität von zu schließen , anstatt sich mit der Kontinuität der Kartenkarte ( ) Kurven?
Kartesische Räume sind reelle Räume, also ist eine Kurve darin eine reelle Kurve. Nun verstehen wir kartesische Räume sehr gut, also definieren wir topologische Mannigfaltigkeiten in Bezug darauf. Aus diesem Grund verwenden wir Diagramme. Wir definieren ein unbekanntes Etwas im Sinne von etwas Bekanntem.
Erstens, gehen Sie von der Frage aus, dass Sie durch offene Mengen verwirrt sind. Eine Kurve im 2D-Raum ist keine offene Menge, aber eine offene Scheibe ist es; Im 3D-Raum ist eine offene Scheibe jedoch nicht offen, eine offene 3D-Kugel jedoch. Usw.
Eine Mannigfaltigkeit wird durch ihre Diagramme definiert; dies sind Karten von einer Mannigfaltigkeit zum kartesischen Raum; somit kann eine Kurve in der Mannigfaltigkeit auf viele verschiedene Kurven in den Diagrammen abgebildet werden. Aus diesem Grund sehen wir eine Kurve in einer Mannigfaltigkeit als ein „reales“ Ding und ihr Bild in einem Diagramm als eine Darstellung dieser Kurve – also weniger „real“.
Jetzt ist die Topologie des kartesischen Raums sehr gut verstanden; und was wir durch diese Karten und ihre Kompatibilitätsbedingungen tun, ist, die Topologie kartesischer Räume auf die Mannigfaltigkeit zu übertragen .
Unter einer Mannigfaltigkeit versteht man daher einen topologischen Raum, der lokal wie ein kartesischer Raum ist.
Frage: Hängt nicht der Begriff der Stetigkeit von Raumzeitkurven selbst von unserer Wahl einer Topologie auf der Mannigfaltigkeit ab?
Die Situation ist genau umgekehrt. Es gibt keine Topologie auf der Mannigfaltigkeit. Es ist nur eine Reihe von Punkten; und wir verwenden die Diagramme, um die Topologie auf den Diagrammen zu den Verteilern zu transportieren, um sicherzustellen, dass sie miteinander kompatibel sind.
Shirish Kulhari
Shirish Kulhari
Mosibur Ullah
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