최근 수정 시각 : 2024-12-23 09:29:34

스칼라 곡률


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1. 개요
1.1. 예시
2. 총스칼라곡률3. 리만 다양체의 곡률4. 에너지-모멘텀 텐서5. 아인슈타인 텐서 행렬
5.1. 리치 텐서 행렬
5.1.1. 리치-쿠르바스트로 텐서
5.2. 계량텐서행렬5.3. 리치 스칼라 곡률
6. 아인슈타인 텐서 계산7. TOV 방정식8. 관련 문서

1. 개요

리치 스칼라 곡률(Ricci scalar curvature), 간단히 스칼라 곡률은 리만 곡률 텐서 주대각합(trace)으로 표현되는 리치 곡률 텐서의 대각합으로 표현될 수 있다. 이로써 스칼라 곡률은 리만 다양체 곡률(curvature)을 표현할 수 있고 따라서 리만다양체의 곡률이 조사될 수 있다.

1.1. 예시

[math( R = R^{\mu}_{\mu} = g^{\mu\nu} R_{\mu\nu} = g^{11}R_{11} +g^{22}R_{22}+g^{33}R_{33} + g^{44}R_{44} )]

2. 총스칼라곡률

스칼라 곡률은 리만 다양체의 한 점에서의 모든 단면 곡률들의 평균값을 나타냄으로써 스칼라 곡률 함수를 주어진 공간에서 적분한 총스칼라곡률(total scalar curvature)을 얻을 수 있다.[1]

3. 리만 다양체의 곡률

리만-크리스토펠 곡률 텐서 [math(R_{321}^{4} = \Gamma^{4}_{32,1} - \Gamma^{4}_{31,2} + \Gamma^{0}_{32} \Gamma^{4}_{01} - \Gamma^{0}_{31} \Gamma^{4}_{02} )]일 때 이것으로부터 4 대신 2를 대입하면

[math(R_{321}^{4} = R_{321}^{2} = \Gamma^{2}_{32,1 } - \Gamma^{2}_{31, 2} +\Gamma^{0}_{32} \Gamma^{2}_{01} - \Gamma^{0}_{31} \Gamma^{2}_{02} = R_{31} =R_{13} )]을 조사할 수 있다.

이것은 대각합(trace)의 텐서축약(tensor contraction)을 보여준다.

리치 텐서[math( R_{13} = \Gamma^{2}_{32,1 } - \Gamma^{2}_{31, 2} +\Gamma^{0}_{32} \Gamma^{2}_{01} - \Gamma^{0}_{31} \Gamma^{2}_{02} =S )]일 때 이것으로부터 거리(계량)함수의 메트릭텐서(metric tensor)가 주어지면

[math( g^{13} R_{13} = R_{1}^{1} = R )]

이 R은 대각합(trace)의 텐서축약(tensor contraction)에서 곡률을 보여준다.

[math( g^{13} R_{13} = R_{1}^{1} = R )]

이 R을 크리스토펠 기호로 표현하면

[math( R = g^{13} R_{13} = g^{13} \left( \Gamma^{2}_{32,1 } - \Gamma^{2}_{31, 2} +\Gamma^{0}_{32} \Gamma^{2}_{01} - \Gamma^{0}_{31} \Gamma^{2}_{02} \right) )]

4. 에너지-모멘텀 텐서

스칼라 곡률(R)은 아인슈타인 장 방정식(Einstein field equations)에서 시공간(spacetime)함수를 담당하는 아인슈타인 텐서에서 뿐만아니라 중력장(gravitational force field)을 담당하는 스트레스-에너지 텐서(stress–energy tensor)또는 에너지-모멘텀 텐서(energy-momentum tensor) [math( kT_{\mu\nu} )]에서 이들을 연결해주는 주요한 성분(component)이다. [2]

5. 아인슈타인 텐서 행렬

슈바르츠실트(Schwarzschild)가 1916년에 발표한 편미분으로 표현되는 아인슈타인 텐서 크리스토펠 기호 대칭행렬 [3][가]

[math( \Gamma _{11}^{1}=-{\dfrac {1}{2}}{\dfrac {1}{f_{1}}}{\dfrac {\partial f_{1}}{\partial x_{1}}},\quad \Gamma _{22}^{1}=+{\dfrac {1}{2}}{\dfrac {1}{f_{1}}}{\dfrac {\partial f_{2}}{\partial x_{1}}}{\dfrac {1}{1-x_{2}^{2}}}, \Gamma _{33}^{1}=+{\dfrac {1}{2}}{\dfrac {1}{f_{1}}}{\dfrac {\partial f_{2}}{\partial x_{1}}}\left(1-x_{2}^{2}\right),\quad \Gamma _{44}^{1}=-{\dfrac {1}{2}}{\dfrac {1}{f_{1}}}{\dfrac {\partial f_{4}}{\partial x_{1}}},)]

[math( \Gamma _{21}^{2}=-{\dfrac {1}{2}}{\dfrac {1}{f_{2}}}{\dfrac {\partial f_{2}}{\partial x_{1}}},\quad \Gamma _{22}^{2}=-{\dfrac {x_{2}}{1-x_{2}^{2}}},\quad \Gamma _{33}^{2}=-x_{2}\left(1-x_{2}^{2}\right),)]

[math( \Gamma _{31}^{3}=-{\dfrac {1}{2}}{\dfrac {1}{f_{2}}}{\dfrac {\partial f_{2}}{\partial x_{1}}},\quad \Gamma _{32}^{3}=+{\dfrac {x_{2}}{1-x_{2}^{2}}},)]

[math( \Gamma _{41}^{4}=-{\dfrac {1}{2}}{\dfrac {1}{f_{4}}}{\dfrac {\partial f_{4}}{\partial x_{1}}})]

5.1. 리치 텐서 행렬

편미분으로 표현되는 크리스토펠 심볼을 사용해 계량텐서함수를 계산해서 얻을수있는 크리스토펠기호(접속계수)행렬 4개로부터 리치 텐서 행렬을 얻을 수 있다. 이는 슈바르츠실트(Schwarzschild) 해에서 아인슈타인 장 방정식을 표현할수있다. [가]
[math(\Gamma^{1}_{\mu\nu} = \left( \begin{array}{rrrr} \dfrac{\lambda'}{2\lambda} \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \\ 0 \;\; && \dfrac{-r}{\lambda} \;\; && 0 \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && \dfrac{-r }{\lambda}sin^2 \theta \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && \dfrac{-v'}{2\lambda} \end{array} \right) )]
[math( \Gamma^{1}_{11} =\dfrac{\lambda'}{2\lambda} , \Gamma^{1}_{22}= \dfrac{-r}{\lambda}, \Gamma^{1}_{33} = \dfrac{-r }{\lambda}sin^2 \theta , \Gamma^{1}_{44}= \dfrac{-v'}{2\lambda} )]
[math(\Gamma^{2}_{\mu\nu} = \left( \begin{array}{rrrr} 0 \;\; && \dfrac{1}{r} \;\; && 0 \;\; && 0 \\ \dfrac{1}{r} \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && -\sin \theta \cos \theta \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \end{array} \right) )]
[math( \Gamma^{2}_{12}= \Gamma^{2}_{21}= \dfrac{1}{r} , \Gamma^{2}_{33} = -\sin \theta \cos \theta)]
[math(\Gamma^{3}_{\mu\nu} = \left( \begin{array}{rrrr} 0 \;\; && 0 \;\; && \dfrac{1}{r} \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && \cot \theta \;\; && 0 \\ \dfrac{1}{r} \;\; && \cot \theta \;\; && 0 \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \end{array} \right) )]
[math( \Gamma^{3}_{13}=\Gamma^{3}_{31}= \dfrac{1}{r} ,\Gamma^{3}_{23}=\Gamma^{3}_{32}= \dfrac{\cos\theta}{\sin\theta}=\cot\theta )]
[math(\Gamma^{4}_{\mu\nu} = \left( \begin{array}{rrrr} 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && \dfrac{v'}{2v} \\ 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \\ \dfrac{v'}{2v} \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \end{array} \right) )]
[math( \Gamma^{4}_{14} = \Gamma^{4}_{41} = \dfrac{v'}{2v} )]

5.1.1. 리치-쿠르바스트로 텐서

리치 텐서(리치-쿠르바스트로 텐서)[math(R_{321}^{4} = R_{321}^{2} = \Gamma^{2}_{31,2 } - \Gamma^{2}_{21, 3} + \Gamma^{2}_{20}\Gamma^{0}_{31} - \Gamma^{2}_{30} \Gamma^{0}_{21} = R_{31} =R_{13} )]

5.2. 계량텐서행렬

[math(ds^2 = g_{11}dr^2 + g_{22}d\theta^2 + g_{33}d\phi^2 + g_{44}dt^2 )][나](38.33)
[math(\displaystyle \begin{aligned} g_{\mu\nu} = \left( \begin{array}{rrrr} -\lambda(r) \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \\ 0 \;\; && -r^2 \;\; && 0 \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && -r^2\sin^2 \theta \;\; && 0 \\ 0 \;\; && 0 \;\; && 0 \;\; && v(r) \end{array} \right)
\end{aligned})]

계량텐서(메트릭 텐서,metric tentor)행렬 값

[math(g_{11} = -\lambda(r), g_{22} =-r^2,g_{33} =-r^2 sin^2 \theta,g_{44} = v(r))]

5.3. 리치 스칼라 곡률

[math( R = R^{\mu}_{\mu} = g^{\mu\nu} R_{\mu\nu} = g^{11}R_{11} +g^{22}R_{22}+g^{33}R_{33} + g^{44}R_{44} )]

슈바르츠실트 계량텐서[math(g_{11} = \lambda(r), g_{22} =r^2,g_{33} =r^2 sin^2 \theta,g_{44} = v(r))]로부터 계량텐서(metric tentor)의 역원

[math(g^{11} = -\dfrac{1}{\lambda(r)}, g^{22} =-\dfrac{1}{r^2},g^{33} =-\dfrac{1}{r^2 sin^2 \theta},g^{44} = +\dfrac{1}{v(r)} )]를 얻을 수 있다.

6. 아인슈타인 텐서 계산

옙센 정리로부터 얻을수있는 리치텐서 값들은
[math( R_{11} = \dfrac{1}{2} v' -\dfrac{1}{4}\lambda ' v' -\dfrac{1}{4} v'' - \dfrac{\lambda '}{r} )] [나]38.61

[math( R_{22} = e^{-\lambda} \left( 1 + \dfrac{1}{2}r(v' - \lambda') \right) -1 )][나]38.62

[math( R_{33} = sin^{2}\theta e^{-\lambda} \left( 1 + \dfrac{1}{2}r(v' - \lambda') \right) -sin^{2}\theta )][나]38.63

[math( R_{44} = e^{v -\lambda }\left( -\dfrac{1}{2} v' +\dfrac{1}{4}\lambda ' v' +\dfrac{1}{4} v'' - \dfrac{v'}{r} \right) )][나]38.64

정리하면

[math( R_{11} = \dfrac{1}{2} v' -\dfrac{1}{4}\lambda ' v' -\dfrac{1}{4} v'' - \dfrac{\lambda '}{r} )]

[math( \lambda' = \dfrac{\lambda'}{\lambda} ,v' = \dfrac{v'}{v})] 로 놓으면

[math( R_{11} = \dfrac{1}{2} \dfrac{v'}{v} -\dfrac{1}{4}\dfrac{\lambda' v'}{\lambda v} -\dfrac{1}{4} \dfrac{v''}{vv} - \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda '}{\lambda} )]

계속해서

[math( R_{22} = e^{-\lambda} \left( 1 + \dfrac{1}{2}r(v' - \lambda') \right) -1 )]

[math( \lambda' = \dfrac{\lambda'}{\lambda} ,v' = \dfrac{v'}{v} , e^{-\lambda}=\dfrac{1}{\lambda} ,e^{v-\lambda })] 를 [math(\dfrac{v}{\lambda})] 로 놓으면

[math( R_{22} = \dfrac{1}{\lambda} \left( 1 + \dfrac{1}{2}r \left(\dfrac{v'}{v} - \dfrac{\lambda'}{\lambda} \right) \right) -1 )]

[math( R_{33} = sin^{2}\theta e^{-\lambda} \left( 1 + \dfrac{1}{2}r(v' - \lambda') \right) -sin^{2}\theta )]

[math( R_{33} = sin^{2}\theta R_{22} )]

[math( R_{44} = e^{v -\lambda }\left( -\dfrac{1}{2} v' +\dfrac{1}{4}\lambda ' v' +\dfrac{1}{4} v'' - \dfrac{v'}{r} \right) )]

[math( R_{44} = \dfrac{v}{\lambda } \left( -\dfrac{1}{2} \dfrac{v'}{v} +\dfrac{1}{4}\dfrac{\lambda ' v'}{\lambda v} +\dfrac{1}{4} \dfrac{v''}{vv} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{v} \right) )]

이를 정리해보면

[math( R_{11} = \dfrac{v' }{2v} - \dfrac{v'' }{4v^2} -\dfrac{v'\lambda' }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda} )]

[math( R_{22} = \dfrac{v' r}{2v \lambda} + \dfrac{1}{\lambda} -\dfrac{\lambda' r}{2\lambda\lambda} - 1 )]

[math( R_{33} = \left( \dfrac{rv' }{2v \lambda} + \dfrac{1}{\lambda} -\dfrac{r\lambda' }{2\lambda^2} - 1 \right) sin^2\theta = R_{22}\, sin^2\theta )]

[math( R_{44} = -\dfrac{v' }{2\lambda} + \dfrac{v' \lambda' }{4\lambda^2} +\dfrac{v'' }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda} )]

따라서 리치 스칼라 곡률 R은

[math(R = R^{\mu}_{\mu} = ga^{\mu\nu} R_{\mu\nu} = g^{11}R_{11} +g^{22}R_{22}+g^{33}R_{33} + g^{44}R_{44} )]

[math( R = -\dfrac{1}{\lambda (r)} R_{11} -\dfrac{1}{r^2}R_{22} -\dfrac{1}{r^2 sin^2 \theta}R_{33} +\dfrac{1}{v(r)}R_{44} )]

우선

[math( -\dfrac{1}{r^2}R_{22} - \dfrac{1}{r^2 sin^2 \theta}R_{33} = -\dfrac{1}{r^2}R_{22} - \dfrac{1}{r^2 sin^2 \theta}R_{22}sin^2 \theta = -\dfrac{1}{r^2 }R_{22} -\dfrac{1}{r^2 }R_{22} = -2\dfrac{1}{r^2 }R_{22} )]

또는

[math( -\dfrac{1}{r^2}R_{22} - \dfrac{1}{r^2 sin^2 \theta}R_{33} = - \dfrac{1}{r^2} \left( \dfrac{rv' }{2v \lambda} + \dfrac{1}{\lambda} -\dfrac{r\lambda' }{2\lambda^2} - 1 \right) - \dfrac{1}{r^2 sin^2 \theta} \left( \left( \dfrac{rv' }{2v \lambda} + \dfrac{1}{\lambda} -\dfrac{r\lambda' }{2\lambda^2} - 1 \right) sin^2\theta \right) )]

[math(= -\dfrac{1}{r^2} \left( \dfrac{rv' }{2v \lambda} + \dfrac{1}{\lambda} -\dfrac{r\lambda' }{2\lambda^2} - 1 \right) - \dfrac{1}{r^2 } \left( \dfrac{rv' }{2v \lambda} + \dfrac{1}{\lambda} -\dfrac{r\lambda' }{2\lambda^2} - 1 \right) )]

[math(= - \dfrac{2}{r^2 } \left( \dfrac{rv' }{2v \lambda} + \dfrac{1}{\lambda} -\dfrac{r\lambda' }{2\lambda^2} - 1 \right) )]

[math(= -\dfrac{2}{r^2 } \dfrac{rv' }{2v \lambda} + \dfrac{2}{r^2 } \dfrac{r\lambda' }{2\lambda^2} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

[math(= -\dfrac{1}{r } \dfrac{v' }{v \lambda} + \dfrac{1}{r } \dfrac{\lambda' }{\lambda^2} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

계속해서

[math( g^{11}R_{11}g^{44}R_{44} = -\dfrac{1}{\lambda} \left( \dfrac{v' }{2v} - \dfrac{v }{4v^2} -\dfrac{v'\lambda' }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda} \right) + \dfrac{1}{v} \left(-\dfrac{v' }{2\lambda} + \dfrac{v' \lambda' }{4\lambda^2} +\dfrac{v }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda} \right) )]

[math( = - \dfrac{v' }{2v\lambda} + \dfrac{v }{4v^2\lambda} + \dfrac{v'\lambda' }{4v \lambda\lambda} + \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} -\dfrac{v' }{2\lambda v} + \dfrac{v' \lambda' }{4\lambda^2 v} +\dfrac{v }{4v \lambda v} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} )]

[math( = - \dfrac{v' }{2v\lambda} -\dfrac{v' }{2\lambda v} +\dfrac{v }{4v \lambda v} + \dfrac{v }{4v^2\lambda}+ \dfrac{v' \lambda' }{4\lambda^2 v} +\dfrac{v'\lambda' }{4v \lambda\lambda} + \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} )]

[math( = -2\dfrac{v' }{2\lambda v} + 2\dfrac{v' }{4v^2\lambda} +2\dfrac{v'\lambda' }{4v \lambda\lambda} + \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} )]

[math( = -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v'' }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} )]

정리하면

[math(R = -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v'' }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} -\dfrac{1}{r } \dfrac{v' }{v \lambda} + \dfrac{1}{r } \dfrac{\lambda' }{\lambda^2} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

[math(R = -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v'' }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

아인슈타인 장 방정식 [math( G_{\mu\nu} = R_{\mu\nu} - \frac{1}{2}g_{\mu\nu}R )] 으로부터 아인슈타인 텐서를 얻을 수 있다.

[math( G_{11} = R_{11} - \frac{1}{2}g_{11}R )] 아인슈타인 텐서를 얻을 수 있다.

[math( G_{11} = \left(\dfrac{v' }{2v} - \dfrac{v }{4v^2} -\dfrac{v'\lambda' }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda} \right) - \dfrac{1}{2}- \lambda \left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{11} = \dfrac{2}{\lambda} \left(\dfrac{v' }{2v} - \dfrac{v }{4v^2} -\dfrac{v'\lambda' }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda} \right) + \left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{11} = \dfrac{2v' }{2v\lambda} - \dfrac{2v }{4v^2\lambda} -\dfrac{2v'\lambda' }{4v \lambda\lambda} - \dfrac{2}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda\lambda} + \left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{11} = \dfrac{v' }{v\lambda} - \dfrac{v }{2v^2\lambda} -\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda^2} - \dfrac{2}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} + \left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{11} = \dfrac{v' }{v\lambda} - \dfrac{v }{2v^2\lambda} -\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda^2} - \dfrac{2}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

[math( G_{11} = \dfrac{v' }{v\lambda}-\dfrac{v }{\lambda v} - \dfrac{v }{2v^2\lambda}+ \dfrac{v'' }{2v^2\lambda} -\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda^2}+\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} - \dfrac{2}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

[math( G_{11} = - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]
정리하면
[math( G_{11} = - 1\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{1}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]
[math( G_{11} = - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{1}{r^2 } - \dfrac{1}{r^2 } \dfrac{1}{\lambda} )][다]95.13 [라]46.6
계속해서
[math( G_{22})] (생략)
[math( G_{33})] (생략)
[math( G_{44} = R_{44} - \frac{1}{2}g_{44}R )]

[math( G_{44} = \left( -\dfrac{v' }{2\lambda} + \dfrac{v' \lambda' }{4\lambda^2} +\dfrac{v }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda} \right) - \dfrac{1}{2} v \left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{44} = -\dfrac{2}{v}\left( -\dfrac{v' }{2\lambda} + \dfrac{v' \lambda' }{4\lambda^2} +\dfrac{v }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda} \right) +\left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{44} = -\dfrac{2}{v}\left( -\dfrac{v' }{2\lambda} + \dfrac{v' \lambda' }{4\lambda^2} +\dfrac{v }{4v \lambda} - \dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda} \right) +\left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{44} = +\dfrac{2 v' }{2\lambda v} - \dfrac{2 v' \lambda' }{4\lambda^2 v} -\dfrac{2 v }{4v \lambda v} + \dfrac{2}{rv}\dfrac{v'}{\lambda} +\left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{44} = +\dfrac{ v' }{\lambda v} - \dfrac{ v' \lambda' }{2\lambda^2 v} -\dfrac{ v }{2v \lambda v} + \dfrac{2}{rv}\dfrac{v'}{\lambda} +\left( -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) \right) )]

[math( G_{44} = +\dfrac{ v' }{\lambda v} - \dfrac{ v' \lambda' }{2\lambda^2 v} -\dfrac{ v }{2v \lambda v} + \dfrac{2}{rv}\dfrac{v'}{\lambda} -\dfrac{v' }{\lambda v} + \dfrac{v }{2v^2\lambda} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

[math( G_{44} = +\dfrac{ v' }{\lambda v}-\dfrac{v' }{\lambda v} - \dfrac{ v' \lambda' }{2\lambda^2 v} +\dfrac{v'\lambda' }{2v \lambda\lambda} -\dfrac{ v }{2v \lambda v}+ \dfrac{v }{2v^2\lambda} + \dfrac{2}{rv}\dfrac{v'}{\lambda} - 2\dfrac{1}{r}\dfrac{v'}{\lambda v} + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

[math( G_{44} = + 2\dfrac{1}{r}\dfrac{\lambda'}{\lambda^2} + \dfrac{2}{r^2 } \left( 1-\dfrac{1}{\lambda} \right) )]

7. TOV 방정식

[math( G_{11},G_{44} )] 값을 사용해서 TOV 방정식 아인슈타인 장 방정식의 값을 조사할 수 있다.

8. 관련 문서


[1] \[Submitted on 3 Aug 2001 (v1), last revised 12 Mar 2002 (this version, v2)\]Constant Scalar Curvature Metrics on Connected Sums Dominic Joyce doi:10.48550/arXiv.math/0108022 https://arxiv.org/abs/math/0108022 [2] Gravitation, Charles W. Misner , Kip S. Thorne, John Archibald Wheeler (1973)W. H. Freeman http://fma.if.usp.br/~mlima/teaching/PGF5292_2021/Misner_Gravitation.pdf [3] (영역 Lluís Bel) Uber das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einstenschen Theorie ,Karl Schwarzschild # [가] 아인슈타인의 이론에 따른 질량 점의 중력장에 대해서 (Über das Gravitationsfeld eines Massenpunktes nach der Einsteinschen Theorie) Royal Prussian Academy of Science (Reimer, Berlin 1916, pp. 189-196) 저자: 카를 슈바르츠실트(Karl Schwarzschild) # [가] [나] THE MATHEMATICAL THEORY OF RELATIVITY BY A. S. EDDINGTON, M.A., M.Sc., F.R.S. ,PLUMIAN PROFESSOR OF ASTRONOMY AND EXPERIMENTAL PHILOSOPHY IN THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE 1923 # [나] [나] [나] [나] [다] Relativity Thermodynamics And Cosmology 1943 Richard Chace Tolman, 발행인 Clarendon Press # [라] THE MATHEMATICAL THEORY OF RELATIVITY BY A. S. EDDINGTON, M.A., M.Sc., F.R.S. PLUMIAN PROFESSOR OF ASTRONOMY AND EXPERIMENTAL ,PHILOSOPHY IN THE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE 1923 #