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Killing 矢量


如果任何点集位移了 X^idx_i 且所有距离关系保持不变(即,存在一个 等距同构),则该 向量场 称为 Killing 矢量。

 g_(ab)=(partialx^'^c)/(partialx^a)(partialx^'^d)/(partialx^b)g_(cd)(x^'),
(1)

所以令

 x^'^a=x^a+epsilonX^a
(2)
 (partialx^'^a)/(partialx^b)=delta_b^a+epsilonX^a_(,b)
(3)
g_(ab)(x)=(delta_a^c+epsilonX^c_(,a))(delta_b^d+epsilonX^d_(,b))g_(cd)(x^e+epsilonX^e)
(4)
=(delta_a^c+epsilonX^c_(,a))(delta_b^d+epsilonX^d_(,b))[g_(cd)(x)+epsilonX^eg_(cd)(x)_(,e)+...]
(5)
=g_(ab)(x)+epsilon[g_(ad)X^d_(,b)+g_(bd)X^d_(,a)+X^eg_(ab,e)]+O(epsilon^2)
(6)
=g_(ab)+L_Xg_(ab)
(7)
=g_(ab)^',
(8)

其中 L李导数

普通导数可以用 协变导数 替换 李导数,所以我们可以采用以下定义

 g_(ab;c)=0
(9)
 g_(ab)g^(bc)=delta_a^c,
(10)

这给出了 Killing 方程

 L_Xg_(ab)=X_(a;b)+X_(b;a)=2X_((a;b))=0,
(11)

其中 X_((a;b)) 表示 对称张量 部分,X_(a;b)协变导数

Killing 矢量 X^b 满足

 g^(bc)X_(c;ab)-R_(ab)X^b=0
(12)
 X_(a;bc)=R_(abcd)X^d
(13)
 X^(a;b)_(;b)+R_c^aX^c=0,
(14)

其中 R_(ab)Ricci 曲率张量R_(abcd)Riemann 张量

Minkowski 空间 中,有 10 个 Killing 矢量

X_i^mu=a_i^mu   for i=1,2,3,4
(15)
X_k^0=0
(16)
X_k^l=epsilon^(lkm)x_m  for k=1,2,3
(17)
X_mu^k=delta_mu^([0_xk])  for k=1,2,3.
(18)

第一组是 平移,第二组是 旋转,最后一组对应于“洛伦兹变换”。


参见

Killing 方程, Killing 形式, 李导数

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Weinberg, S. "Killing Vectors." §13.1 in Gravitation and Cosmology: Principles and Applications of the General Theory of Relativity. New York: Wiley, pp. 375-381, 1972.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

Killing 矢量

引用为

Weisstein, Eric W. "Killing Vectors." 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/KillingVectors.html

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