En Cosmologías Relativistas (Ellis, Maartens, MacCallum), los autores afirman que (página 86, sección 4.7)
ωi; i¯¯¯¯¯¯¯=ωitu˙i.(A)
Aquí
tui
es un campo vectorial temporal,
tu˙i: =tuyo ; jtuj
es la aceleración y la vorticidad
ωyo j: =hikhjℓtu[ k ; ℓ ]
ha sido definido, donde
hyo j: =tuituj+gramoyo j
es el operador de proyección relativo a
tui
(convención de firma similar al espacio) y los corchetes indican antisimetrización. Entonces
ωi: = −12tuℓεℓ j k yoωj k
, dónde
εi j k ℓ
es el tensor de Levi-Civita (denotado por
ηi j k ℓ
en el libro). finalmente
ωi; j¯¯¯¯¯¯¯¯: =hikhjℓωkℓ
.
esta ecuacion( Un )
se supone que se deriva de la identidad de Ricci paratui
, pero debido a un error tipográfico no me queda claro exactamente cómo. Sin embargo, al intentar reproducirlo, encuentro que el lado derecho debería ser cero. Mi intento sigue a continuación.
De las definiciones tenemoshijhik=tujtuk+djk=hjk
, de donde
ωi; i¯¯¯¯¯¯¯=ωi; i+tuitujωi; j.
Eligiendo un marco de co-movimiento obtenemos
tuitujωi; j=γjyo ktujtukωi= −ωitu˙i
, que es una ecuación generalmente covariante, de donde
ωi; i¯¯¯¯¯¯¯=ωi; i−ωitu˙i.(1)
También de la definición tenemos
ωi; i= −12(tuℓ ; iεℓ j k yoωj k+tuℓεℓ j k yoωjk ; _ i) ,
donde usamos el hecho de que el tensor de Levi-Civita tiene una derivada covariante que se desvanece. Ahora, desde
tuyo ; j=tuyo ; j¯¯¯¯¯¯¯−tu˙ituj
Debemos tener
tuℓ ; iεℓ j k yoωj k= −tu˙ℓtuiεℓ j k yoωj k=tuiεi j k ℓωj ktu˙ℓ
, entonces
ωi; i=ωitu˙i−12tuℓεℓ j k yoωjk ; _ i(2)
Finalmente, a partir de la identidad de Ricci paratui
(tuyo ; [ j k ]=12Ryo ℓ kj _tuℓ
) contratando contuℓεℓ yo j k
obtenemos
tuℓεℓ yo j ktuyo ; [ j k ]=12tuℓεℓ yo j kRsoy kj _ _tumetro=12tuℓεℓ yo j kRmi j k _tumetro= 0 ,
por la identidad cíclica (primera identidad de Bianchi), pero
tuℓεℓ yo j ktuyo ; [ j k ]=tuℓεℓ yo j ktu[ yo ; j ] k
y como el tensor Levi-Civita sirve para proyectar ortogonalmente tenemos
tuℓεℓ yo j ktuyo ; [ j k ]=tuℓεℓ yo j kωyo j ; k
De dónde
tuℓεℓ yo j kωyo j ; k= 0.(3)
Combinatorio( 1 )
,( 2 )
, y( 3 )
obtenemos
ωi; i¯¯¯¯¯¯¯= 0.(B)
Sin embargo,( Un )
y( B )
ciertamente parecen ser contradictorios. ¿Son conciliables o es( Un )
o( B )
¿equivocado? Parece que no puedo encontrar ningún error en mis cálculos.