Tensor de Energía-Momento y Tensor de Campo Electromagnético

Si uno trata de obtener las ecuaciones de Einstein R m v 1 2 gramo m v R = T m v a partir del principio variacional resulta que uno puede definir la forma covariante del tensor de energía-momento T m v :

d S metro = 1 2 d 4 X gramo T m v d gramo m v .
Traté de obtener expresión para T m v de campo electromagnético. Partí de la acción invariable
d 4 X gramo L mi metro ; L mi metro = 1 dieciséis π F m v F m v ,
dónde F m v tensor de campo electromagnético:
F m v = A v X m A m X v .
si elijo F m v F m v = F m v gramo m σ gramo v τ F σ τ entonces la variación da:
1 dieciséis π d 4 X gramo { 2 gramo α β F α m F β v 1 2 gramo m v F ϵ ζ F ϵ ζ } d gramo m v .
Así que concluyo
T m v ( mi metro ) = 1 4 π ( gramo α β F α m F β v 1 4 gramo m v F ϵ ζ F ϵ ζ ) .
Tengamos en cuenta que
T m v d gramo m v = T m v d gramo m v .
Ahora lo principal. ¿Qué pasa si elijo por F m v F m v la siguiente expresión:
F m v F m v = F m v gramo m σ gramo v τ F σ τ .
Actuando igual que arriba obtenemos
1 dieciséis π d 4 X gramo { 2 gramo α β F m α F v β + 1 2 gramo m v F d ϵ F d ϵ } d gramo m v ,
lo que me obliga a concluir que
T m v = 1 4 π ( gramo α β F m α F v β + 1 4 gramo m v F d ϵ F d ϵ ) .
Pero si bajo índices obtengo
gramo m σ gramo v τ T σ τ = T ~ m v = 1 4 π ( gramo m σ gramo v τ gramo α β F σ α F τ β + 1 4 gramo m v F d ϵ F d ϵ ) ,
que no es T m v debido al primer término. ¿Qué estoy equivocado? ¿Por qué los componentes covariantes del potencial vectorial? A es más útil aquí que contravariante?

Respuestas (1)

creo que tu error es ese

d F α β d gramo m v 0.
La versión de índice reducido del tensor de intensidad de campo es independiente de gramo m v , ya que se define como
F m v = 2 [ m A v ] = m A v + Γ ρ m v A ρ v A m Γ ρ v m A ρ = 2 [ m A v ] ,
ya que los símbolos de Christoffel tienen la propiedad de que Γ ρ m v = Γ ρ v m . En otras palabras, la versión de índice reducido de la intensidad de campo es independiente de la métrica (o, hablando con propiedad, independiente de la conexión).

Podríamos intentar algo similar con la versión de índice elevado del tensor de intensidad de campo. Visita A m como nuestro campo fundamental ahora, este sería

F m v = 2 [ m A v ] = gramo m ρ ρ A v gramo v ρ ρ A m = gramo m ρ ( ρ A v Γ v ρ σ A σ ) gramo v ρ ( ρ A m + Γ m ρ σ A σ ) = 2 [ m A v ] 2 gramo ρ [ m Γ v ] ρ σ A σ .
Pero no hay razón para que desaparezca el segundo término de esta última ecuación; Los símbolos de Christoffel no tienen ninguna simetría particular entre sus dos primeros índices (AFAIK). Por lo tanto, si tuviera que variar la métrica (y su conexión asociada), surgiría un término de la variación del operador derivado covariante implícito en su definición de F m v .

Si tuviera en cuenta este término, daría lugar a términos que serían derivados de gramo m v y A ρ . Sospecho que estos términos se combinarían para formar otra copia o dos del tensor de intensidad de campo y, al final, el signo del término aberrante en su pregunta funcionaría bien. Pero la prueba se deja como ejercicio para el interrogador. :-)

Estoy de acuerdo. Realmente, no tomé en cuenta la dependencia de F m v en tensor métrico. GRACIAS.