Warum ist die kovariante Ableitung eine partielle Ableitung in SR?

Ich bin neu in diesen Themen und war verwirrt über einige Beziehungen zwischen der Grenze von SR für GR.

Bei kartesischen Koordinaten ändert sich die Basis also nicht

Γ a β μ = 0 ( 1 )
und somit v a ; β = v a , β .

Ich habe gesehen, dass sich Polarkoordinaten von Punkt zu Punkt ändern:

| e θ | 2 = R 2 ( 1.1 ) ,
Polarkoordinaten haben also keine konstante Basis, und für diese Koordinaten ist Gleichung (1) nicht wahr, da das gleiche wie die kovariante Ableitung nicht die partielle Ableitung für dieses Koordinatensystem ist
v a ; β v a , β ( 1.2 )

Mein Buch Schutz definiert einen lokal inertialen Rahmen als einen Rahmen, in dem alles lokal wie SR ist, und formal sehen wir das durch einen Satz

Wählen Sie einen beliebigen Punkt P der Mannigfaltigkeit kann ein Koordinatensystem gefunden werden, dessen Ursprung bei liegt P und welche Metrik die Minkowski-Metrik ist (2)

Er sagt auch

Insbesondere sagen wir, dass die Ableitungen der Basisvektoren eines lokal inertialen Koordinatensystems Null sind P ' (3)

Warum ???, das Koordinatensystem ist willkürlich, kann nicht polar oder sphärisch sein? Ich verstehe, dass sich der Trägheitsrahmen lokal wie SR verhält, aber in SR kann ich polare, sphärische und andere Koordinatensysteme haben, die von der Basis abgeleitet sind nicht gleich Null.

Diese in (3) erwähnte Definition führt ihn zu dem Schluss

v a ; β = v a , β  bei  P  in diesem Rahmen  ( 4 )

Warum ?? Wieder ist dieser Rahmen in SR, okay, aber dieser Rahmen kann viele Koordinatensysteme annehmen, die Ableitung der Basis ist nicht notwendigerweise gleich Null, aber wenn ich diesen Punkt berücksichtige P Als augenblickliches Maß wird die Ableitung der nicht konstanten Basis Null sein, aber wie v a , β existiert in augenblicklichem Maß ??

als er mit diesen Schlussfolgerungen folgt

G a β ; γ = G a β , γ = 0  bei  P ( 5 )
da die letzte Gleichung eine Tensorgleichung ist, ist sie gültig

G a β ; γ = 0 auf jeglicher Grundlage  ( 6 )

dies wird auf jeder Grundlage in diesem SR-Rahmen gültig sein ?? am nahen Punkt des SR-Rahmens P , oder in allen Frames ??.

All diese Zweifel führen mich zu der Frage, ob SR nur für kartesische Koordinaten definiert ist, das heißt, wenn wir über SR sprechen, soll es nur kartesische Koordinaten annehmen?

Entschuldigung für die vielen Fragen, ich bin vor ein paar Tagen in diesen Zweifeln verloren gegangen

Antworten (1)

Warum ???, das Koordinatensystem ist willkürlich, kann nicht polar oder sphärisch sein? Ich verstehe, dass sich der Trägheitsrahmen lokal wie SR verhält, aber in SR kann ich polare, sphärische und andere Koordinatensysteme haben, die von der Basis abgeleitet sind nicht gleich Null.

Alle diese Aussagen von Schultz kreisen um die Idee eines Koordinatensystems, dessen Ursprung ist P , und in welcher Γ J k ich ( P ) = 0 ; Ein Polarkoordinatendiagramm (einer glatten Mannigfaltigkeit) kann nicht einmal den Koordinatenursprung enthalten, daher sind solche Koordinatensysteme für diese Art der Analyse nicht geeignet.

Ich gebe zu, Schultz ist vielleicht nicht so gut darin, diese Unterscheidung zu treffen. Was Sie sagen, ist im Wesentlichen wahr - Polarkoordinaten sind so gut wie alle anderen Koordinaten - mit der Ausnahme, dass sie sich am Ursprung schlecht verhalten.

Warum kann ein Polarkoordinatendiagramm für eine glatte Mannigfaltigkeit keinen beliebigen Punkt als Ursprung enthalten? Und was ist mit sphärischen, sphärischen Änderungen von Punkt zu Punkt, wie Schultz (4) auf einem SR-Rahmen schlussfolgert, in dem Wissen, dass SR viel zulassen kann von Koordinatensystemen, die Γ a β μ 0 ??
(1) Polarkoordinaten sind am Ursprung singulär (wann R = 0 , θ kann nicht glatt definiert werden). Ebenso sind sphärische Koordinaten entlang der gesamten Polarachse singulär. Keines dieser Koordinatensysteme enthält einen Punkt ( 0 , 0 , 0 ) , also davon zu sprechen, dass sie einen Ursprung haben P macht keinen Sinn. (2) Der Punkt ist, dass Sie immer ein Koordinatensystem auswählen können, für das die Christoffel-Symbole an einem bestimmten Punkt verschwinden . Sie verschwinden vielleicht nicht in der Nähe dieses Punktes, aber das ist irrelevant.