¿Por qué el tensor de Ricci se define como RμνμσRνμσμR^\mu _{\nu \mu \sigma}?

El tensor de Ricci se define como la contracción del tensor de Riemann en su índice superior y el segundo inferior. Me preguntaba por qué se define de esta manera.

¿Qué sucede si el tensor de Ricci se define como una contracción diferente del tensor de Riemann? ¿Satisfaría las ecuaciones de Einstein? ¿La definición habitual tiene algún significado físico o geométrico?

No hay muchas opciones posibles, debido a las propiedades de simetría de R a b C d , es decir, R a b C d = R b a C d , R a b C d = R a b d C y R a b C d = R C d a b . Si intenta contraer los índices primero y segundo, por ejemplo, obtendría gramo a b R a b C d = 0 , y lo mismo con las demás combinaciones. Los únicos distintos de cero son R b a d a y R b C a a = R b a C a .

Respuestas (3)

Solo hay seis contracciones posibles, cada una de las cuales se puede simplificar usando las simetrías del tensor de Riemann:

R m λ σ m = 0 porque R k v λ σ = R v k λ σ .

R v m σ m = rico v σ es la definición habitual.

R v λ m m = rico v λ porque R k v λ σ = R k v σ λ .

R k m σ m = rico k λ porque R k v λ σ = R v k λ σ .

R k λ m m = rico k λ porque R k v λ σ = R v k σ λ .

R k λ m m = 0 porque R k v λ σ = R k v σ λ .

Entonces, todas las contracciones posibles dan como resultado el tensor de Ricci, su negación o cero. Por lo tanto, el tensor de Ricci es único: él (o su negación) es el único tensor de orden 2 distinto de cero que puede hacer contrayendo el tensor de Riemann.

La interpretación geométrica del tensor de Ricci es que describe cómo se comportan las bolas abiertas en una variedad, es decir, cómo se comporta el radio de una bola abierta. Esta es, naturalmente, una cantidad simétrica, ya que la variedad está construida de una manera en la que tiene la libertad de elegir qué base elegir. Las simetrías del tensor de Riemann son

R a b C d = R C d a b = R C d b a = R C d b a .
Entonces, es obvio a partir de las propiedades simétricas que debe contraer el primer y el tercero o el segundo y el cuarto índice entre sí. Y ahora eliges definir una contracción simétrica del tensor de Riemann como
R b d = R d b = R   b a d a .

Es una elección basada en la simetría.

El tensor de curvatura de Ricci es un tensor simétrico de rango 2 que surge naturalmente en la geometría pseudo-riemanniana. Sea (M,gij) una variedad pseudo-Riemanniana uniforme de n dimensiones, y sea Rijkl el tensor de curvatura de Riemann correspondiente. El tensor de Ricci Rij se define comúnmente como la siguiente contracción del tensor de curvatura completa:

Rij=Rk.ikj

El índice de simetría de Rij, así definido, se deriva de las propiedades de simetría de la curvatura de Riemann. Esto es,

Rij=Rk=ikjRki=jkRk=jkiRji.

También es conveniente considerar el tensor de Ricci como una forma bilineal simétrica. Con ese fin para los campos vectoriales X,Y escribiremos

Ric(X,Y)=XiYjRij.

fuente: http://www.studygtu.com/2016/02/what-is-ricci-tensone.html

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