Energie-Impuls-Tensor und Tensor des elektromagnetischen Feldes

Wenn man versucht, Einsteins Gleichungen zu bekommen R μ v 1 2 G μ v R = T μ v Aus dem Variationsprinzip ergibt sich, dass man die kovariante Form des Energie-Impuls-Tensors definieren kann T μ v :

δ S M = 1 2 D 4 X G T μ v δ G μ v .
Ich versuchte, Ausdruck für zu bekommen T μ v des elektromagnetischen Feldes. Ich ging von der unveränderlichen Aktion aus
D 4 X G L e M ; L e M = 1 16 π F μ v F μ v ,
Wo F μ v Tensor des elektromagnetischen Feldes:
F μ v = A v X μ A μ X v .
Wenn ich wähle F μ v F μ v = F μ v G μ σ G v τ F σ τ dann gibt Variation:
1 16 π D 4 X G { 2 G a β F a μ F β v 1 2 G μ v F ϵ ζ F ϵ ζ } δ G μ v .
Also schließe ich
T μ v ( e M ) = 1 4 π ( G a β F a μ F β v 1 4 G μ v F ϵ ζ F ϵ ζ ) .
Lassen Sie uns das im Hinterkopf behalten
T μ v δ G μ v = T μ v δ G μ v .
Jetzt die Hauptsache. Was wäre, wenn ich wählen würde F μ v F μ v folgender Ausdruck:
F μ v F μ v = F μ v G μ σ G v τ F σ τ .
Indem wir wie oben vorgehen, erhalten wir
1 16 π D 4 X G { 2 G a β F μ a F v β + 1 2 G μ v F δ ϵ F δ ϵ } δ G μ v ,
was mich zu dem Schluss zwingt
T μ v = 1 4 π ( G a β F μ a F v β + 1 4 G μ v F δ ϵ F δ ϵ ) .
Aber wenn ich die Indizes senke, bekomme ich
G μ σ G v τ T σ τ = T ~ μ v = 1 4 π ( G μ σ G v τ G a β F σ a F τ β + 1 4 G μ v F δ ϵ F δ ϵ ) ,
was nicht ist T μ v wegen Erstsemester. Was mache ich falsch? Warum kovariante Komponenten des Vektorpotentials A ist hier sinnvoller als kontravariante?

Antworten (1)

Ich glaube das ist dein Fehler

δ F a β δ G μ v 0.
Die Version mit niedrigerem Index des Feldstärketensors ist unabhängig von G μ v , da es definiert ist als
F μ v = 2 [ μ A v ] = μ A v + Γ ρ μ v A ρ v A μ Γ ρ v μ A ρ = 2 [ μ A v ] ,
da die Christoffel-Symbole die Eigenschaft haben, dass Γ ρ μ v = Γ ρ v μ . Mit anderen Worten, die abgesenkte Version der Feldstärke ist unabhängig von der Metrik (oder genauer gesagt unabhängig von der Verbindung).

Wir könnten etwas Ähnliches mit der Raised-Index-Version des Feldstärketensors versuchen. Anzeigen A μ als unser grundlegendes Feld wäre dies jetzt

F μ v = 2 [ μ A v ] = G μ ρ ρ A v G v ρ ρ A μ = G μ ρ ( ρ A v Γ v ρ σ A σ ) G v ρ ( ρ A μ + Γ μ ρ σ A σ ) = 2 [ μ A v ] 2 G ρ [ μ Γ v ] ρ σ A σ .
Aber es gibt keinen Grund dafür, dass der zweite Term in dieser letzten Gleichung verschwinden würde; Christoffel-Symbole haben keine besondere Symmetrie zwischen ihren ersten beiden Indizes (AFAIK). Wenn Sie also die Metrik (und die damit verbundene Verbindung) variieren würden, würde ein Term aus der Variation des kovarianten Ableitungsoperators entstehen, der in Ihrer Definition von implizit enthalten ist F μ v .

Wenn Sie diesen Begriff berücksichtigen würden, würde dies zu Begriffen führen, die Ableitungen von wären G μ v Und A ρ . Ich vermute, dass diese Terme zusammen eine oder zwei weitere Kopien des Feldstärketensors bilden würden, und am Ende würde das Vorzeichen des abweichenden Terms in Ihrer Frage gut funktionieren. Aber der Beweis bleibt dem Fragesteller als Übung überlassen. :-)

Ich stimme zu. Wirklich, ich habe die Abhängigkeit nicht berücksichtigt F μ v auf metrischen Tensor. DANKE.