Koordinatenvektorfelder, die normalen Koordinaten zugeordnet sind

Lassen ( M , G ) sei eine Pseudo-Riemann-Mannigfaltigkeit, P M Und B P = { X ich P : ich = 1 , , N } T P M eine orthonormale Basis des Tangentialraums des Punktes P M .

An dieser Basis befestigt B P und unter Verwendung der Exponentialkarte (induziert durch die Levi-Civita-Verbindung) haben wir das sogenannte normale Koordinatensystem um eine Nachbarschaft herum U M von P

ϕ : U M ϕ ( U ) R N .

Meine Frage bezieht sich auf die lokalen Koordinatenvektorfelder, die an dieses Koordinatensystem angehängt sind:

{ ϕ 1 | , , ϕ N | } X ( U ) .

Es ist nicht schwer zu erkennen, dass diese Vektorfelder ausgewertet werden P mit den ursprünglichen Tangentenvektoren zusammenfallen, die verwendet werden, um das normale Koordinatensystem zu definieren, d. h

ϕ ich | P = X ich P für alle ich = 1 , , N ,

und daher bilden sie eine orthonormale Basis von T P M .

Ich würde gerne wissen, ob die Koordinaten-Vektorfelder an einer anderen Stelle ausgewertet werden U Q P

{ ϕ 1 | Q , , ϕ N | Q } T Q M

eine Orthonormalbasis bilden? Wenn nein, in welchen Fällen trifft das zu?

Ich denke, dass die obige Situation vielleicht mit der Krümmung der Raumzeit zusammenhängt. Vielleicht ist so etwas wie "Koordinatenvektorfelder, die an Normalkoordinaten angehängt sind, orthogonal U genau dann, wenn die Raumzeit lokal eben ist U (Der Riemann-Tensor verschwindet weiter U )" Kann halten?

Antworten (2)

Wenn die Koordinatenbasis auf einer offenen Menge orthonormal ist U , dann haben wir an diesem Set

G ich J = ϕ ich , ϕ J =   η ich J ,

was nur möglich ist, wenn die Metrik flach ist U .

Außerdem ist mit der üblichen Bedeutung (zumindest in der Physik) von "lokal flach" jede Mannigfaltigkeit lokal flach, da die Metrik immer gleich der Euklidischen / Minkowski-Metrik plus Termen zweiter Ordnung gesetzt werden kann. Sie verwenden eine etwas andere Bedeutung, seien Sie also vorsichtig damit.

Sind Sie sicher, dass Physiker sagen würden, dass jede Mannigfaltigkeit lokal flach ist? Ich denke, dass alle, Physiker und Mathematiker gleichermaßen, darin übereinstimmen, dass "Ebenheit" das Verschwinden des Krümmungstensors bedeutet. Dies kann in den meisten Fällen nicht einmal lokal erreicht werden.
Die Definition von lokal flach, die ich aus Physikbüchern kenne, ist das, was ich gesagt habe: An einem bestimmten Punkt kann man Koordinaten verwenden, bei denen die Metrik euklidisch ist und die Christoffel-Symbole Null sind. Ich finde diese Verwendung zum Beispiel in Schutz.
Das ist richtig: Eine Mannigfaltigkeit ist an einem Punkt flach, wenn Sie eine Nachbarschaft des Punktes und Koordinaten in dieser Nachbarschaft finden können, sodass die Christoffel-Symbole in der Nachbarschaft verschwinden. Aber die Christoffel-Symbole können nicht dazu gebracht werden, lokal um einen Punkt herum zu verschwinden, es sei denn, der Krümmungstensor verschwindet an diesem Punkt identisch. Sie können genau an dem einen Punkt zum Verschwinden gebracht werden , aber nicht in einem Koordinatenfeld darum herum! Ich denke, Ihre Verwirrung entsteht aufgrund der Unterscheidung (die in diesem Zusammenhang von Bedeutung ist) des Verschwindens an einem Punkt und des Verschwindens in einer Nachbarschaft um ihn herum.
Ich verstehe, was Sie sagen - ich bin nicht verwirrt :) Ich verstehe, was OP mit lokal flach und dem Unterschied zu dem, was ich gesagt habe, bedeutet. Ich sage nur, dass meiner Erfahrung nach etwas anderes ist, was Physiker (wahrscheinlich die weniger mathematisch interessierten Physiker) als "lokal flach" bezeichnen. Es ist zum Beispiel überall in Zees Buch.
OK! Alles klar, wollte nur sicher gehen.

Siehe exponentielles Mapping, das eindeutig abbildet T ( M ) P zu einer Nachbarschaft entlang einer geodätischen - auch bekannten Normalkoordinaten.

Der Wert des Vektorfeldes in der Nachbarschaft hängt von der geodätischen Kurve ab - einen symmetrischen Zusammenhang vorausgesetzt.

Und es wäre in der Nähe von T ( M ) P - Das wäre es nicht T Q ( M ) es sei denn M war flach.

In gewisser Weise kann man sich das als Erweiterung der Basis vorstellen T ( M ) P in die Nachbarschaft auf erste Bestellung.