Gauge-invariant tensors of 4-manifold with conformal torsion-free connection and their applications for modeling of space-time


Cite item

Full Text

Abstract

We calculated basic gauge-invariant tensors algebraically expressed through the matrix of conformal curvature. In particular, decomposition of the main tensor into gaugeinvariant irreducible summands consists of 4 terms, one of which is determined by only one scalar. First, this scalar enters the Einstein’s equations with cosmological term as a cosmological scalar. Second, metric being multiplied by this scalar becomes gauge invariant. Third, the geometric point, which is not gauge-invariant, after multiplying by the square root of this scalar becomes gauge-invariant object - a material point. Fourth, the equations of motion of the material point are exactly the same as in the general relativity, which allows us to identify the square root of this scalar with mass. Thus, we obtained an unexpected result: the cosmological scalar coincides with the square of the mass. Fifth, the cosmological scalar allows us to introduce the gauge-invariant 4measure on the manifold. Using this measure, we introduce a new variational principle for the Einstein equations with cosmological term. The matrix of conformal curvature except the components of the main tensor contains other components. We found all basic gauge-invariant tensors, expressed in terms of these components. They are 1- or 3-valent. Einstein’s equations are equivalent to the gauge invariance of one of these covectors. Therefore the conformal connection manifold, where Einstein’s equations are satisfied, can be divided into 4 types according to the type of this covector: timelike, spacelike, light-like or zero.

About the authors

Leonid N Krivonosov

Nizhny Novgorod State Technical University

Email: oxyzt2@ya.ru
(Cand. Phys. & Math. Sci.), Associate Professor, Dept. of Applied Mathematics 24, Minina st., Nizhnii Novgorod, 603600, Russian Federation

Vyacheslav A Luk'yanov

Zavolzhskij Branch of Nizhny Novgorod State Technical University

Email: oxyzt2@ya.ru
Senior Lecturer, Dept. of Computer Science and General Disciplines 1a, Pavlovskogo st., Zavolzh’e, Nizhegorodskaya obl., 606520, Russian Federation

References

  1. Л. Н. Кривоносов, В. А. Лукьянов, “Уравнения Эйнштейна на четырехмерном многообразии конформной связности без кручения” // Журн. СФУ. Сер. Матем. и физ., 2012. Т. 5, № 3. С. 393-408.
  2. Л. Н. Кривоносов, В. А. Лукьянов, “Связь уравнений Янга-Миллса с уравнениями Эйнштейна” // Изв. вузов. Матем., 2009. № 9. С. 69-74.
  3. L. N. Krivonosov, V. A. Luk'yanov, “The relationship between the Einstein and Yang-Mills equations” // Russian Math. (Iz. VUZ), 2009. vol. 53, no. 9. pp. 62-66. doi: 10.3103/S1066369X09090072.
  4. Л. Н. Кривоносов, В. А. Лукьянов, “Связь уравнений Янга-Миллса с уравнениями Эйнштейна и Максвелла” // Журн. СФУ. Сер. Матем. и физ., 2009. Т. 2, № 4. С. 432-448.
  5. Л. Н. Кривоносов, В. А. Лукьянов, “Полное решение уравнений Янга-Миллса для центрально-симметрической метрики” // Журн. СФУ. Сер. Матем. и физ., 2011. Т. 4, № 3. С. 350-362.
  6. L. N. Krivonosov, V. A. Luk'yanov, “Purely time-dependent solutions to the Yang-Mills equations on a 4-dimensional manifold with conformal torsion-free connection” // J. Sib. Fed. Univ. Math. Phys., 2013. vol. 6, no. 1. pp. 40-52.
  7. Л. Н. Кривоносов, В. А. Лукьянов, “Решение уравнений Янга-Миллса для центральносимметрической метрики при наличии электромагнитного поля” // Пространство, время и фундаментальные взаимодействия, 2013. № 3. С. 54-63.
  8. Э. Картан, Пространства аффинной, проективной и конформной связности. Казань: Изд-во Казанского университета, 1962. 210 с.
  9. M. Korzyński, J. Lewandowski, “The normal conformal Cartan connection and the Bach tensor” // Class. Quantum Grav., 2003. vol. 20, no. 16. 3745. arXiv: gr-qc/0301096, doi: 10.1088/0264-9381/20/16/314.
  10. С. А. Меркулов, “Твисторная связность и конформная гравитация” // ТМФ, 1984. Т. 60, № 2. С. 311-316.
  11. S. A. Merkulov, “Twistor connection and conformal gravitation” // Theoret. and Math. Phys., 1984. vol. 60, no. 2. pp. 842-845 doi: 10.1007/BF01018984.
  12. S. A. Merkulov, “A conformally invariant theory of gravitation and electromagnetism” // Class. Quantum Grav., 1984. vol. 1, no. 4. 349. doi: 10.1088/0264-9381/1/4/007.
  13. C. Kozameh, E. T. Newman, P. Nurowski, “Conformal Einstein equations and Cartan conformal connection” // Class. Quantum Grav., 2003. vol. 20, no. 14. 3029, arXiv: grqc/0302080, doi: 10.1088/0264-9381/20/14/305.
  14. E. Gallo, C. Kozameh, E. T. Newman, K. Perkins, “Cartan normal conformal connections from pairs of second-order PDEs” // Class. Quantum Grav., 2004. vol. 21, no. 17. 4063, arXiv: gr-qc/0404072, doi: 10.1088/0264-9381/21/17/004.
  15. Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц, Теория поля / Теоретическая физика. Т. 2. М.: Наука, 1973. 504 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2014 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).