สนามเวกเตอร์แผ่นซ้อน
ในแคลคูลัสเวกเตอร์ฟิลด์เวกเตอร์ลามิลลาร์เชิงซ้อนคือฟิลด์เวกเตอร์ที่ตั้งฉากกับกลุ่มของพื้นผิว ในบริบทที่กว้างขึ้นของเรขาคณิตเชิงอนุพันธ์ฟิลด์เวกเตอร์ลามิลลาร์เชิงซ้อนมักถูกเรียกว่าฟิลด์เวกเตอร์ที่ตั้งฉากกับไฮเปอร์เซอร์ เฟซ พวก มันสามารถอธิบายได้หลายวิธี ซึ่งหลายวิธีเกี่ยวข้องกับเคิร์ล ฟิลด์ เวก เตอร์ลามิลลา ร์เป็นกรณีพิเศษของฟิลด์เวกเตอร์ที่มีเคิร์ลเป็นศูนย์
คำคุณศัพท์ "lamellar" มาจากคำนาม "lamella" ซึ่งหมายถึงชั้นบาง ๆlamellaeที่ "lamellar vector field" อ้างถึงคือพื้นผิวที่มีศักยภาพคงที่ หรือในกรณีที่ซับซ้อน พื้นผิวที่ตั้งฉากกับเวกเตอร์ฟิลด์[ 1 ]
สนามเวกเตอร์ลามิลลาร์ที่ซับซ้อน
ในแคลคูลัสเวกเตอร์สนามเวกเตอร์ลามิลลาร์เชิงซ้อนคือสนามเวกเตอร์ในสามมิติซึ่งตั้งฉาก กับ เคิร์ลของตัวเอง[ 2 ]นั่นคือ
บางครั้ง คำว่าสนามเวกเตอร์แบบแผ่นบางถูกใช้เป็นคำพ้องความหมายสำหรับกรณีพิเศษของสนามเวกเตอร์แบบไร้การหมุนซึ่งหมายความว่า[ 3 ]
สนามเวกเตอร์ลามิลลาร์เชิงซ้อนคือสนามที่ตั้งฉากกับตระกูลของพื้นผิว สนามเวกเตอร์ไร้การหมุนคือเกรเดียนต์ของฟังก์ชันในระดับท้องถิ่น และดังนั้นจึงตั้งฉากกับตระกูลของพื้นผิวระดับ ( พื้นผิวศักย์เท่ากัน ) [ 4 ]สนามเวกเตอร์ใดๆ ก็สามารถแยกออกเป็นผลรวมของสนามเวกเตอร์ไร้การหมุนและสนามลามิลลาร์เชิงซ้อนได้[ 5 ]
สนามเวกเตอร์ตั้งฉากกับพื้นผิวไฮเปอร์
โดยทั่วไปแล้ว เวกเตอร์ฟิลด์Fบนแมนิโฟลด์แบบซูโดรีมันน์เรียกว่าตั้งฉากกับไฮเปอร์เซอร์เฟซได้ถ้าผ่านจุดใดๆ มีไฮเปอร์เซอร์เฟซที่ฝังตัวอย่างราบรื่นซึ่งตั้งฉากกับเวกเตอร์ฟิลด์ที่ทุกจุด ตามทฤษฎีบทของฟรอเบนิอุสสิ่งนี้เทียบเท่ากับการกำหนดให้วงเล็บลีของเวกเตอร์ฟิลด์เรียบใดๆ ที่ตั้งฉากกับFยังคงตั้งฉากกับFอยู่[ 6 ]
เงื่อนไขของไฮเปอร์เซอร์เฟซ-ออร์โธโกนอลสามารถเขียนใหม่ได้โดยใช้รูปแบบ 1-ฟอร์มเชิงอนุพันธ์ωซึ่งเป็นคู่ของFเงื่อนไขวงเล็บ Lie ที่ให้ไว้ก่อนหน้านี้สามารถปรับปรุงใหม่ได้เพื่อให้ต้องมีอนุพันธ์ภายนอกd ωเมื่อประเมินบนเวกเตอร์สัมผัสสองตัวใดๆ ที่ตั้งฉากกับFจะเป็นศูนย์[ 6 ]สิ่งนี้อาจเขียนได้อีกอย่างว่าต้องมีรูปแบบ 1-ฟอร์มเรียบที่มีผลคูณเวดจ์กับωเท่ากับd ω [ 7 ]
อีกทางเลือกหนึ่ง อาจเขียนเงื่อนไขนี้ได้ว่า3-ฟอร์มเชิงอนุพันธ์ω ∧ d ωเป็นศูนย์ นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดได้โดยใช้การเชื่อมต่อ Levi-Civitaที่กำหนดโดยเมตริก ว่าต้องกำหนดให้ส่วนที่ไม่สมมาตรโดยสมบูรณ์ของฟิลด์เทนเซอร์ 3 ω ∇ ω เป็นศูนย์[ 8 ]การใช้สูตรที่แตกต่างกันของทฤษฎีบท Frobenius ยังเทียบเท่ากับการกำหนดให้ω สามารถแสดงได้ ในระดับท้องถิ่นเป็นλ d uสำหรับฟังก์ชันλและu บางฟังก์ชัน [ 9 ]
ในกรณีพิเศษของสนามเวกเตอร์บนปริภูมิยูคลิดสามมิติเงื่อนไขไฮเปอร์เซอร์เฟซ-ออร์โธโกนอลเทียบเท่ากับเงื่อนไขลามิลลาร์เชิงซ้อน ดังที่เห็นได้จากการเขียนω ∧ d ω ใหม่ ในรูปของตัวดำเนินการดาว Hodgeเป็น∗⟨ ω , ∗d ω ⟩โดยที่∗d ωเป็นฟอร์มคู่ 1 ของสนามเวกเตอร์เคิร์ล[ 10 ]
เวกเตอร์ฟิลด์ที่ตั้งฉากกับไฮเปอร์เซอร์เฟซมีความสำคัญอย่างยิ่งในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปโดย (ในบรรดาเหตุผลอื่นๆ) การมีอยู่ของเวกเตอร์ฟิลด์ Killingที่ตั้งฉากกับไฮเปอร์เซอร์เฟซเป็นหนึ่งในข้อกำหนดของปริภูมิเวลาคงที่ [ 11 ] ในบริบทนี้ ความเป็นตั้งฉากกับไฮเปอร์เซอร์เฟซบางครั้งเรียกว่าความเป็นไร้การหมุนแม้ว่าสิ่งนี้จะขัดแย้งกับการใช้งานมาตรฐานในสามมิติก็ตาม[ 12 ]อีกชื่อหนึ่งคือความเป็นไร้การหมุน[ 13 ]
แนวคิดทั่วไปยิ่งกว่านั้น ในภาษาของระบบ Pfaffianคือ1-ฟอร์มω ที่สามารถบูรณาการได้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งเทียบเท่ากับเงื่อนไขω ∧ d ω = 0ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น[ 14 ]ในบริบทนี้ ไม่มีเมตริก ดังนั้นจึงไม่มีแนวคิดเรื่อง "ความเป็นตั้งฉาก"
ดูเพิ่มเติม
หมายเหตุ
- ↑ Panton 2013 , หน้า 434.
- ↑ Aris 1962 , หน้า 64; Panton 2013 , ส่วนที่ 17.4
- ↑อาริส 1962หน้า 64
- ↑อาริส 1962หน้า 66
- ↑ Aris 1962 , หน้า 72; Panton 2013 , ส่วนที่ 17.4
- 1 2 O'Neill 1983 , ข้อเสนอ 12.30.
- ↑ Lee 2013 , Lemma 19.6.
- ↑วอลด์ 1984ภาคผนวก B.3
- ↑แฟลนเดอร์ส 1989 , หน้า 96–97;สเตฟานี และคณะ 2546 , หน้า. 68.
- ↑ Choquet-Bruhat, DeWitt-Morette & Dillard-Bleick 1982 , หน้า 247.
- ↑โอนีล 1983 , หน้า. 360;สเตฟานี และคณะ 2546 ;วอลด์ 1984 , มาตรา 6.1.
- ↑โอนีล 1983หน้า 358
- ↑ Misner, Thorne & Wheeler 1973 , หน้า 123–124.
- ↑ Choquet-Bruhat, DeWitt-Morette & Dillard-Bleick 1982 , ส่วนที่ IV.C.6.