線性化重力是廣義相對論中的近似方案,其中忽略了時空度量的非線性貢獻,簡化了對許多問題的研究,同時仍然產生了有用的近似結果。
基本介紹
- 中文名:線性化重力
- 外文名:Linearized gravity
- 學科:物理
方法,弱場近似,線性化愛因斯坦場方程,
方法
在線性化引力中,度量張量 被視為愛因斯坦方程(通常是明科夫斯基時空) 和擾動的精確解 的總和。
其中 是非動態背景指標, 表示真實度量的偏差( )從平時空間。
使用微擾理論的方法處理擾動,通過忽略高於1的所有有序項來“線性化”(二次方的) ,三次的 等...
在愛因斯坦場方程(EFE),是非線性的度量,都難以精確地解決和上述擾動方案允許獲得線性化愛因斯坦場方程。這些方程在度量中是線性的,並且線性化EFE的兩個解的總和也是解決方案。因此,“忽略非線性部分”的想法被封裝在該線性化過程中。
該方法用於導出牛頓限制,包括第一校正,很像的存在推導引力波導致,後量化,以引力。這就是為什麼線性化引力的概念方法是粒子物理學中的規範方法,弦理論,更普遍的是量子場理論,其中經典(玻色子)場表示為粒子的相干態。
這種近似也稱為弱場近似,因為它僅在擾動h非常小時才有效。
弱場近似
在弱場近似中,規範對稱性與具有小“位移”的微分同胚相關(具有大位移的微分同胚明顯違反弱場近似),其具有精確形式(對於無窮小變換)
其中 是Lie導數,我們使用η不變換的事實(根據定義)。注意,我們相對於η而不是g提高和降低指數,並且相對於η採用協變導數(Levi-Civita連線)。這是線性化重力的標準做法。線性化引力的思維方式是:背景度量η是度量,h是使用該度量在時空上傳播的欄位。
在弱場限制中,這種規範轉換簡化為
弱場近似在尋找某些常數的值時很有用,例如在愛因斯坦場方程和Schwarzschild度量中。
線性化愛因斯坦場方程
該線性化愛因斯坦場方程(線性EFE)是一個近似愛因斯坦場方程,其有效期為弱引力場,用來簡化在許多問題廣義相對論和討論的現象引力輻射。近似也可以用來推導牛頓引力作為愛因斯坦引力的弱場近似。
通過假設時空度量僅與某個基線度量(通常是Minkowski度量)略有不同來獲得等式。然後,度量的差異可以被視為基線度量上的欄位,其行為由一組線性方程近似。