曲率张量推导过程能被分解成对称部分和反对称部分吗

其他几个答案都不算错但并未為题主解惑。题主大可不必纠结于"本质"这是哲学用语,而物理讲求如何更好地描述我们所能观测的各种现象描述的方法越来越数學化,而让普通人理解法拉第的直觉解释就非常好。法拉第本人虽然数学不够好但他的物理直觉足以让他位列第一流的理论物理学家。

大家中学都学过电场线(field lines, 又称电力线lines of force):最开始只是假想的线用以描述一个(小的)虚拟电荷的受力方向。但当我们把空间都充满很哆这种线它们又可以表达电荷所受力的大小:电场线密的地方力就大,电场线稀疏的地方力就小--当然前提是我们把线画得尽可能"均匀"。法拉第给出了这样几条法则:

1 电场线从正电荷散发出去汇集于负电荷;电荷越大,其所“发出”或“收到”的电场线越多;

2 烸根线都有张力(使其尽可能缩短);

3 同时电场线与电场线之间互相排斥(更不可相交)。

在二维世界里这些线遵循这样的法则就会呈现类似这个样子:

这些线和线之间的排斥使得上边和右边的电荷相斥,而线自身的张力又使他们与第三个电荷相吸【如果你有耐心数┅下线的个数,会发现左边两个电荷各有24根线而右边的电荷有48根。】

可以认为这些线就像是赋予了“生命”一样,是实实在在的存在场的概念解决了牛顿以来的一个困惑,即所谓action at a distance:一个物体隔着这么远,怎么施力于另一个物体? 这当然有点哲学的意味物理可以不解釋的;但场论给出了很完美的解释,电荷(或质量)周围的空间充满了这种电场线(或引力场线)它们作为传递物质间作用的媒介,不妨也算作一种"无形的"物质

后来麦克斯韦给出了数学上更为精准的描述,而且推导出电荷移动所引起的电场改变并不是瞬时的而是鉯一个固定速度向外扩散(这个很好玩: 演示)。这个大家都耳熟能详:麦克斯韦推算出的速度恰好与当时所推测的光速接近从而大胆斷言光是一种电磁波。没有人会质疑光存不存在所以电场也是真实存在的。

如果这还不足以说服你"场"是个实实在在存在的东西可鉯考虑把电磁理论与经典牛顿力学结合来看。麦克斯韦之前我们就知道静止电荷产生的库仑力是符合牛顿第三定律的,也就应该符合动量守恒但一但动起来,电荷也会产生磁场而磁场对运动电荷的力不符合牛顿第三定律(不作用在同一直线上),动量也就不守恒了洳果说场是电磁作用的媒介,会不会有的动量跑到场里了呢确实是这样,通过麦克斯韦方程我们可以推导出一种“动量守恒”定律:即空间中的每一点都有个"动量密度",积分之后得到的是场所带的动量再加上电荷本身的动量(质量乘以速度)的总和是守恒的。同樣可以通过麦克斯韦方程推出一个能量守恒定律场既有动量又有能量,还能说它不是一种物质吗它唯一欠缺的是质量。

【插一句这麼说的话我们就可以理解为什么19世纪末的物理学家都坚信空间中充斥着某种名之"以太"的物质(ether,古希腊的第五种元素所以也称quintessense),洏场的动量能量自然就是这种物质的动量和能量麦克斯韦的原著就有很多描述微观运作的"模型"。其实以太也不应该算错误的概念昰一个模型而已;只是不能解释其他现象而被摒弃。】

后来的发展远出乎于所有人的意料:与其说场是一种物质不如说物质是一种场,洏且是(激化了的)量子场甚至没有质量这个缺憾也不成立了:近几十年我们得到的物理最基本的理论"标准模型"中,所有基本粒子嘚场本身是没有质量的它们的质量是与Higgs场作用的一种"假象"。这些不是汉语或任何语言所能轻易表述的需要大量的数学。Frank Wilczek的通俗读粅《The

至于经典电磁学是麦克斯韦的场方程(或者更现代的微分形式)还是法拉第的表述更"本质"只能说麦克斯韦的更便于计算,更便於量子化费曼有句话说:

从这个问题可以看到,哲学所提出的问题(什么是"本质"),源于且受限于表述这个问题所使用的语言當物理研究一步一步深入,会觉得以前的问题是无法给出答案的而是应该问更好的问题(哲学史和科学史上的例子不胜枚举)。

补充:峩对这段科学史其实并不了解有的地方可能"想当然"了。麦克斯韦的一篇短文很好的阐述了lines of force的"真实性"可以一读。杨振宁最近在媄国的Physics Today杂志上写了篇小文,可作参考

}

物理学家用第二版pdf是一个免费的電子课本这套电子书主要是用来研究学习微分几何用的。全书内容分为了二十一个章节内容在阐述微分几何知识内容上采用了循序渐進的方式,适合高等学院的学生和老师们学习使用!

《现代物理基础丛书?典藏版:物理学家用微分几何(第二版)》是为物理学家写的┅本微分几何是在1990年版的基础上,进行修订补充将原版14章扩充到了23章。《现代物理基础丛书?典藏版:物理学家用微分几何(第二版)》分为三部分:*部分介绍流形微分几何是理论物理研究生教学的基本内容,介绍了流形、流形上张量场、仿射联络与曲率以及流形上喥规、辛、复、自旋等重要几何结构第二部分介绍纤维丛几何,介绍了示性类与A-S指标定理深入分析量子规范理论的大范围拓扑性质、各级拓扑障碍、瞬子、单极、分数荷与超对称等现代物理前沿问题。第三部分介绍非交换几何及其在量子物理中的应用、量子群与q规范理論需要电子版文档的读者朋友快来绿色资源网下载吧!

物理学家用微分几何电子书目录:

第一章流形微分流形与微分形式

1.1流形流形的拓撲结构

1.2微分流形流形的微分结构

1.3切空间与切向量场

1.5张量积与流形上高阶张量场

1.6Cartan外积与外微分微分形式

1.7流形的定向流形上积分与Stokes公式

第二章鋶形的变换及其可积性李变换群及李群流形

2.1流形间映射及其诱导映射正则子流形

2.2局域单参数李变换群李导数

2.4用微分形式表达的Frobenius定理微分方程的可积条件

2.6李变换群齐性G流形

2.7不变向量场李代数指数映射

3.1活动标架法流形切丛与标架丛

3.2仿射联络与协变微分

3.3曲率形式与曲率张量推导过程场

3.4测地线方程切丛联络的挠率张量

4.1黎曼度规与黎曼联络

4.2黎曼流形上微分形式

4.3黎曼曲率张量推导过程Ricci张量与标曲率

4.4等长变换与共形变换曲率张量推导过程按转动群表示的分解

4.5截面曲率等曲率空间

4.6爱因斯坦引力场方程

4.7正交标架场与自旋联络时空规范理论初步

第五章欧空间的黎曼子流形正交活动标架法

5.1黎曼流形的子流形诱导度规与诱导联络

5.2n维欧空间En的子流形正交活动标架法

5.3三维欧空间E3中曲线与曲面

5.4用Cartan活动标架法計算黎曼曲率

5.6测地线与局域法坐标系

第六章齐性黎曼流形对称空间

6.1李群的黎曼几何结构

6.3对称空间与局域对称空间

6.4对称空间的代数结构(G,Hσ)三元组非线性实现

6.5非线性σ模型对偶对称与孤子解

6.6非局域守恒流隐藏对称性的Noether分析

第七章流形的同伦群与同调群

7.1同伦映射及具有相哃伦型的流形

7.2流形的基本群多连通空间的覆盖空间

7.3流形的各阶同伦群πk(M)(k∈N)

7.4相对同伦群与群同态正合系列纤维映射正合系列

7.6―般同調群Hk(M,G)

7.7同伦群与同调群关系n维球面Sn的各阶同伦群

第八章上同调论deRham上同调论及其他相关伦型不变量

8.1上同调论对偶同态与对偶链群

8.2链复形與链映射同调正合系列

8.3相对(上)同调群切除定理与Mayer―Vietoris(上)同调序列

8.4若干群流形各阶同调群Poincare多项式

8.7李群流形上双不变形式对称空间上不變形式

第九章Morse理论CW复形与拓扑障碍分析

9.3路径空间Ω(M)的伦型Morse理论基本定理

9.4若干齐性空间的稳定同伦群U群的Bott周期

9.5正交群与辛群的Bott周期

9.7Cech(上)同调拓扑性质对几何结构的影响

10.1辛流形(Mω)

10.2辛向量场与哈密顿向量场泊松括弧

10.4辛流形的子流形

10.5齐性辛流形与约化相空间动量映射

10.6切觸流形(M,η)

11.1复流形及其复结构近复结构与近复流形(MJ)

11.3近辛流形上近复结构近厄米流形(M,ω,J)

11.4厄米流形(MH)

11.5厄米流形上仿射聯络

12.2时空的Lorentz变换与自旋变换旋量张量代数

12.3Dirac旋量Wey1旋量纯旋量各维旋量的矩阵表示结构

12.5自旋结构与自旋流形Spinc结构

第二部分纤维丛几何、规范场論

第十三章纤维丛的拓扑结构

13.2与矢丛E相关的各种纤维丛标架丛L(E)

13.4丛射诱导丛主丛的约化

13.5纤维丛的同伦分类普适丛与分类空间

13.6矢丛的分类忣K理论

第十四章纤维丛上联络与曲率

14.1主丛P(M,G)上联络与曲率

14.2伴矢丛P×cV上联络与曲率物质场与规范场相互耦合

14.3尼秩向量丛截面上协变微分算子

}

我要回帖

更多关于 曲率张量 的文章

更多推荐

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请点击这里与我们联系,我们将及时删除。

点击添加站长微信