協變微分
協變微分
前已有
注意,(線性)變換係數是座標的函數,因此不同位置上向量的變動也不一樣。(回憶:Vμ 像是基底向量及梯度向量)
因此,d Aμ 不是一個張量,它涉及不同位置上向量的相減。我們可以直接 (依定義) 寫下 Aμ 的微分再變換座標看看(即上式對 x-barγ 一個微一個不微),結果為
上式 ∂Aμ /∂xβ 果然不是張量
回憶
組合偏微分與Γ,以下可看出滿足張量之形式
因此,定義符合張量
(問題:符合有什麼好?不符合又怎樣?)
(卡氏座標下,Christoffel 符號為零,故協變微分完全同義於一般微分)
(補充)幾何詮釋:向量如何平移?
協變導數是一個張量
反協變導數也可定義
對任何張量取協變導數,規則如下:
例如:
metric tensor gij 及 Kronnecker delta δij 的協變微分恆為零(見課本習題 1.38 )。
回歸到簡單的(向量場)微分形式
見山又再是山:梯度、散度、旋度
愛因斯坦時空方程式(進階、補充)
方足以釐清科普的迷思(如宇宙膨脹的效應)
規範場論也會用到協變微分