Lo que necesariamente debe hacer una métrica es proporcionarme una forma de asociar un número invariante de cuadro con un par dado de eventos de espacio-tiempo. Ahora, si uso un campo de tensor de rango superior (digamos, por ejemplo, un campo de tensor de rango 3: ) entonces también puedo producir un marco escalar invariante a partir de un desplazamiento dado de esta manera trivial: . Dado que las componentes del tensor de rango superior y la del vector de desplazamiento se van a transformar de manera covariante y contravariante respectivamente, la cantidad cocinada es ciertamente un escalar.
Otra propiedad crucial, que creo que tiene un contenido físico más directo que la anterior, es que entre dos marcos inerciales debe existir al menos una transformación que deje al menos una métrica invariante. es decir, debe existir al menos una combinación de matriz de transformación y métrico que satisface la siguiente ecuación:
Lo último que se me ocurre que puede poner una restricción a la elección de un tensor como métrica es la existencia de una posibilidad de encontrar un campo de conexión simétrica compatible con la métrica. Siguiendo el procedimiento habitual de encontrar la expresión para un campo de conexión simétrico compatible con la métrica, llegué a la siguiente condición (a diferencia del caso de la métrica habitual de dos rangos donde obtenemos una expresión completa) para la conexión en los términos de la métrica:
Mi pregunta es que si es posible satisfacer las dos condiciones resaltadas, ¿podemos usar campos de tensor de rango 3 (o incluso tensores de rango superior con condiciones producidas de manera similar) como campos métricos?
PD: Esta NO es una propuesta para una nueva teoría de la gravedad de producción doméstica (o de cualquier otra cosa), sino que es solo que estoy tratando de entender por qué se usa un tensor de dos rangos en la Relatividad General como la métrica. Gracias.
I) OP está interesado en la covariante totalmente simétrica campos tensoriales
II) Si la variedad es paracompacta , podemos usar la partición de la unidad para probar
que existen valores definidos positivos definidos globalmente campos tensoriales (A).
que existen conexiones de haz tangente sin torsión definidas globalmente .
(Para ver el punto 2, use el punto 1 para el caso para deducir la existencia de un campo tensorial métrico definido positivo definido globalmente y, por lo tanto, una conexión Levi-Civita globalmente definida .)
III) A continuación, extraemos la parte interesante de la pregunta de OP de la siguiente manera:
¿Podemos elegir una conexión de haz tangente libre de torsión? eso es compatible
con un campo tensorial dado (A)?
Genéricamente la respuesta es No, ni siquiera localmente, si el rango . Esto se debe a que el número
IV) Dejamos al lector generalizar lo anterior a (no necesariamente totalmente simétrico) de rango superior campos tensoriales. Los campos tensoriales de rango superior aparecen, por ejemplo, en la teoría de cuerdas , los modelos sigma AKSZ y las teorías de espín superior . Para generalizaciones de la geometría de Riemann , vea también la geometría de Finsler .
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Definimos que el campo tensorial es definida positiva si
Dado un espacio vectorial , una métrica se define como un mapa que, dados dos elementos , asocia un número real positivo , es decir, la distancia entre los dos. Dado que una distancia se puede derivar de un producto escalar por medio de asignar una métrica es equivalente a asignar un producto escalar.
Un tensor de 2 rangos es, por definición, un mapa multilineal y por lo tanto exactamente un producto escalar. Dado como variedad de espacio-tiempo con gráficos y espacios tangentes en cada punto , es natural definir los productos escalares en cada punto como la acción de un -tipo tensor sobre los vectores, evaluados en cada punto: a saber
Esta parece ser la opción más natural y, aunque uno podría usar un tensor de rango más alto, sería necesario evaluar los componentes restantes en bases fijas en cada uno. (para agotar las entradas restantes), lo que reduce la acción exactamente a un tensor de 2 rangos nuevamente.
Definitivamente podría usar métricas de orden superior, de modo que el elemento de longitud sea , pero eso sería geometría no riemanniana, es decir, no GR, además de que tienes que enfrentar la posibilidad de características similares a la luz, falla general de invariancia de Lorentz, etc.
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