¿Tensor de energía del Lagrangiano de Einstein-Hilbert?

Siguiendo con mi pregunta anterior , me interesa entender una cantidad que surge en la derivación de las ecuaciones de Einstein allí descritas, que parece ser de naturaleza hamiltoniana.

Así es como veo la definición adecuada del hamiltoniano. Dado, por ejemplo, un Lagrangiano de una derivada L ( q , q ˙ ) , podemos formar su variación con respecto a alguna derivación d q de la posición generalizada:

d L ( q , q ˙ ) = L q d q + L q ˙ d q ˙ ,

suponga que el punto y el d conmutar e integrar por partes para obtener

d L = ( L q d d t L q ˙ ) d q + d d t ( L q ˙ d q ) .

Si d pasa a ser la derivada del tiempo d / d t , entonces simplemente nos reorganizamos para obtener

d d t ( L L q ˙ q ˙ ) = ( L q d d t L q ˙ ) q ˙

La expresión entre paréntesis a la izquierda es menos el hamiltoniano como se define típicamente (sin la sustitución de momentos generalizados por velocidades generalizadas, por lo tanto, energía). Esto muestra que para un no trivial ( q ˙ 0 ) movimiento, las ecuaciones de movimiento se satisfacen si y sólo si se conserva el hamiltoniano, es decir, la conservación de la energía.

Ahora lo mismo en GR. De acuerdo con la derivación aquí , tenemos

d ( gramo R ) = gramo GRAMO a b d gramo a b + d gramo ( gramo a C d Γ ( a C d gramo C d d Γ b C b )

Tomando d = / X mi , y usando la identidad gramo mi A mi = mi gramo A mi referenciado en el artículo, obtenemos

d ( R d mi d ( gramo a C mi Γ ( a C d gramo C d mi Γ b C b ) ) = GRAMO a b d gramo a b

De esta ecuación concluyo que la cantidad impar dentro de la derivada de la izquierda debería desempeñar el papel de un hamiltoniano. Basado en el hecho de que el hamiltoniano es la energía, y también que esta derivación es solo la derivación estándar del momento como la corriente de Noether conservada para las traducciones espaciales (como puede ver, si la ecuación de vacío de Einstein GRAMO a b = 0 sostiene, entonces el "Hamiltoniano" se conserva localmente), creo que el lado izquierdo debería ser la divergencia del tensor de energía-momentum. Reescribiéndolo con algunos aumentos de índice hechos explícitos:

d gramo d F ( R gramo mi F ( gramo a C gramo d F mi Γ ( a C d mi Γ b F b ) ) = GRAMO a b d gramo a b ,

Supongo que mi pregunta es:

es el tensor T mi F = gramo a C gramo d F mi Γ ( a C d mi Γ b F b R gramo mi F en algún sentido razonable, la "energía-momento de la gravedad", e igualmente, ¿es el hamiltoniano en algún sentido razonable? Además, sería bueno saber si tiene una forma más... expresiva.

Comentarios a la publicación (v1): 1. Técnicamente, está preguntando sobre la función de energía, no sobre el hamiltoniano, ya que no hay transformación de Legendre. v pag fue realmente realizado. Considere editar la publicación en consecuencia en varios lugares para dejar esto claro. 2. Para la formulación hamiltoniana de GR, consulte la formulación ADM.
@Qmechanic Arregló el título. En cuanto a ADM, no vi ninguna relación obvia entre su estructura y este cálculo, pero me encantaría saber lo contrario.
3. No existe una noción bien definida de un tensor de esfuerzo-energía-momento gravitacional.
@Qmechanic También he escuchado esta afirmación antes. ¿Es, entonces, la expresión que he escrito el "pseudotensor" (manifiestamente, no está definida globalmente sino que depende de las coordenadas) a la que se hace referencia en esta respuesta ?

Respuestas (1)

Solo daré un consejo rápido y abordaré su primera pregunta (Qmechanic ya abordó la segunda en el comentario anterior). Mirando su expresión, puede escribir la curvatura escalar como:

R = gramo a b R a b = gramo a b [ ρ Γ b a ρ b Γ ρ a ρ + Γ ρ λ ρ Γ b a λ Γ b λ ρ Γ ρ a λ ]

Parecería (a primera vista) que las segundas derivadas de la métrica en su expresión pueden cancelarse dejando algo como:

T mi F = gramo mi F gramo a b [ Γ ρ λ ρ Γ b a λ Γ b λ ρ Γ ρ a λ ]

De hecho, esto tiene una apariencia de estrés-energía-pseudotensor en sus diversas encarnaciones (me recuerda el complejo de Moller que le sugiero que busque) y tiene el requisito de que solo contiene las primeras derivadas de la métrica (eso sí, solo echado un vistazo, tendría que mostrar que los términos de la segunda derivada sí se anulan). Tenga en cuenta que no existe una expresión única para el pseudotensor de un sistema dado (de hecho, hay un número infinito de ellos).