Аффинная связность

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

Аффи́нная свя́зность — линейная связность на касательном расслоении многообразия. Координатными выражениями аффинной связности являются символы Кристоффеля.

На гладком многообразии каждая точка имеет своё касательное пространство. Аффинная связность позволяет рассматривать векторы для различных касательных пространств как принадлежащие одному пространству. Благодаря этому, например, могут быть определены операции дифференцирования векторных полей.





Аффинная связность и тензорное исчисление

Подробнее см. статью Ковариантная производная.

В трёхмерном евклидовом пространстве определена операция дифференцирования векторных полей. При определении производной векторного поля на многообразии такой формулой полученная величина не является векторным (тензорным) полем. То есть при замене координат не преобразуется по тензорному закону. Чтобы результат дифференцирования был тензором, вводятся дополнительные поправочные слагаемые. Эти слагаемые известны как символы Кристоффеля.

Определение

Пусть M — гладкое многообразие и <math>C^\infty(M,TM)</math> обозначает пространство векторных полей на M. Тогда аффинная связность на M — это билинейное отображение

<math>\begin{matrix}

C^\infty(M,TM)\times C^\infty(M,TM) & \rightarrow & C^\infty(M,TM)\\ (X,Y) & \mapsto & \nabla_X Y, \end{matrix} </math> такое, что для любой гладкой функции fC(M,R) и любых векторных полей X, Y на M:

  1. <math>\nabla_{fX}Y = f\nabla_X Y</math>, то есть, <math>\nabla </math> линейно по первому аргументу;
  2. <math>\nabla_X (fY) = \mathrm df(X)Y + f\nabla_XY</math>, то есть <math>\nabla </math> удовлетворяет правилу Лейбница по второй переменной.

Связанные определения

  • Кручением афинной связности называется выражение
    <math>U(X,Y)=\nabla_XY-\nabla_YX-[X,Y] </math>
здесь <math>[{*},{*}] </math> — скобки Ли

Напишите отзыв о статье "Аффинная связность"

Литература

Оригинальные работы

  • Christoffel, Elwin Bruno (1869), "Über die Transformation der homogenen Differentialausdrücke zweiten Grades", J. Für die Reine und Angew. Math. Т. 70: 46–70 
  • Levi-Civita, Tullio (1917), "[dx.doi.org/10.1007%2Fbf03014898 Nozione di parallelismo in una varietà qualunque e conseguente specificazione geometrica della curvatura Riemanniana]", Rend. Circ. Mat. Palermo Т. 42: 173–205, DOI 10.1007/bf03014898 
  • Cartan, Élie (1923), "[www.numdam.org/item?id=ASENS_1923_3_40__325_0 Sur les variétés à connexion affine, et la théorie de la relativité généralisée (première partie)]", Annales Scientifiques de l'École Normale Supérieure Т. 40: 325–412, <www.numdam.org/item?id=ASENS_1923_3_40__325_0> 
  • Cartan, Élie (1924), "[www.numdam.org/item?id=ASENS_1924_3_41__1_0 Sur les variétés à connexion affine, et la théorie de la relativité généralisée (première partie) (Suite)]", Annales Scientifiques de l'École Normale Supérieure Т. 41: 1–25, <www.numdam.org/item?id=ASENS_1924_3_41__1_0> 
В этой работе подход к исследованию аффинной связности мотивирован изучением теории относительности. Включает в себя подробное обсуждение систем отсчёта, и то, как связность отражает физическое понятие перемещения вдоль мировой линии.
  • Cartan, Élie (1926), "[dx.doi.org/10.1007%2FBF02629755 Espaces à connexion affine, projective et conforme]", Acta Math. Т. 48: 1–42, DOI 10.1007/BF02629755 
В этой работе использован более математический подход к исследованию аффинной связности.
  • Cartan, Élie (1951), with appendices by Robert Hermann, ed., [books.google.com/?id=-YvvVfQ7xz4C&pg=PP1 Geometry of Riemannian Spaces] (translation by James Glazebrook of Leçons sur la géométrie des espaces de Riemann, 2nd ed.), Math Sci Press, Massachusetts, 1983, ISBN 978-0-915692-34-7, <books.google.com/?id=-YvvVfQ7xz4C&pg=PP1> .
Аффинная связность рассматривается с точки зрения римановой геометрии. В приложении, написанном [en.wikipedia.org/wiki/Robert_Alfred_Herman Робертом Германом], обсуждается мотивация с точки зрения теории поверхностей, а также понятие аффинной связности в современном смысле и основные свойства ковариантной производной.
  • Weyl, Hermann (1918), Raum, Zeit, Materie (5 editions to 1922, with notes by Jürgen Ehlers (1980), translated 4th edition Space, Time, Matter by Henry Brose, 1922 (Methuen, reprinted 1952 by Dover) ed.), Springer, Berlin, ISBN 0-486-60267-2 

Современная литература

  • Рашевский П. К. Риманова геометрия и тензорный анализ. — Любое издание.
  • Кобаяси Ш., Номидзу К. Основы дифференциальной геометрии. — Новокузнецкий физико-математический институт. — Т. 1. — 344 с. — ISBN 5-80323-180-0.
  • Дубровин Б.А., Новиков С.П., Фоменко А.Т. Современная геометрия. Методы и приложения - М.: Наука, 1979.
  • Постников М.М. Гладкие многообразия (Лекции по геометрии. Семестр III).

См. также


Отрывок, характеризующий Аффинная связность


Русские войска проходили через Москву с двух часов ночи и до двух часов дня и увлекали за собой последних уезжавших жителей и раненых.
Самая большая давка во время движения войск происходила на мостах Каменном, Москворецком и Яузском.
В то время как, раздвоившись вокруг Кремля, войска сперлись на Москворецком и Каменном мостах, огромное число солдат, пользуясь остановкой и теснотой, возвращались назад от мостов и украдчиво и молчаливо прошныривали мимо Василия Блаженного и под Боровицкие ворота назад в гору, к Красной площади, на которой по какому то чутью они чувствовали, что можно брать без труда чужое. Такая же толпа людей, как на дешевых товарах, наполняла Гостиный двор во всех его ходах и переходах. Но не было ласково приторных, заманивающих голосов гостинодворцев, не было разносчиков и пестрой женской толпы покупателей – одни были мундиры и шинели солдат без ружей, молчаливо с ношами выходивших и без ноши входивших в ряды. Купцы и сидельцы (их было мало), как потерянные, ходили между солдатами, отпирали и запирали свои лавки и сами с молодцами куда то выносили свои товары. На площади у Гостиного двора стояли барабанщики и били сбор. Но звук барабана заставлял солдат грабителей не, как прежде, сбегаться на зов, а, напротив, заставлял их отбегать дальше от барабана. Между солдатами, по лавкам и проходам, виднелись люди в серых кафтанах и с бритыми головами. Два офицера, один в шарфе по мундиру, на худой темно серой лошади, другой в шинели, пешком, стояли у угла Ильинки и о чем то говорили. Третий офицер подскакал к ним.
– Генерал приказал во что бы то ни стало сейчас выгнать всех. Что та, это ни на что не похоже! Половина людей разбежалась.
– Ты куда?.. Вы куда?.. – крикнул он на трех пехотных солдат, которые, без ружей, подобрав полы шинелей, проскользнули мимо него в ряды. – Стой, канальи!
– Да, вот извольте их собрать! – отвечал другой офицер. – Их не соберешь; надо идти скорее, чтобы последние не ушли, вот и всё!
– Как же идти? там стали, сперлися на мосту и не двигаются. Или цепь поставить, чтобы последние не разбежались?
– Да подите же туда! Гони ж их вон! – крикнул старший офицер.
Офицер в шарфе слез с лошади, кликнул барабанщика и вошел с ним вместе под арки. Несколько солдат бросилось бежать толпой. Купец, с красными прыщами по щекам около носа, с спокойно непоколебимым выражением расчета на сытом лице, поспешно и щеголевато, размахивая руками, подошел к офицеру.
– Ваше благородие, – сказал он, – сделайте милость, защитите. Нам не расчет пустяк какой ни на есть, мы с нашим удовольствием! Пожалуйте, сукна сейчас вынесу, для благородного человека хоть два куска, с нашим удовольствием! Потому мы чувствуем, а это что ж, один разбой! Пожалуйте! Караул, что ли, бы приставили, хоть запереть дали бы…
Несколько купцов столпилось около офицера.
– Э! попусту брехать то! – сказал один из них, худощавый, с строгим лицом. – Снявши голову, по волосам не плачут. Бери, что кому любо! – И он энергическим жестом махнул рукой и боком повернулся к офицеру.
– Тебе, Иван Сидорыч, хорошо говорить, – сердито заговорил первый купец. – Вы пожалуйте, ваше благородие.
– Что говорить! – крикнул худощавый. – У меня тут в трех лавках на сто тысяч товару. Разве убережешь, когда войско ушло. Эх, народ, божью власть не руками скласть!
– Пожалуйте, ваше благородие, – говорил первый купец, кланяясь. Офицер стоял в недоумении, и на лице его видна была нерешительность.
– Да мне что за дело! – крикнул он вдруг и пошел быстрыми шагами вперед по ряду. В одной отпертой лавке слышались удары и ругательства, и в то время как офицер подходил к ней, из двери выскочил вытолкнутый человек в сером армяке и с бритой головой.
Человек этот, согнувшись, проскочил мимо купцов и офицера. Офицер напустился на солдат, бывших в лавке. Но в это время страшные крики огромной толпы послышались на Москворецком мосту, и офицер выбежал на площадь.
– Что такое? Что такое? – спрашивал он, но товарищ его уже скакал по направлению к крикам, мимо Василия Блаженного. Офицер сел верхом и поехал за ним. Когда он подъехал к мосту, он увидал снятые с передков две пушки, пехоту, идущую по мосту, несколько поваленных телег, несколько испуганных лиц и смеющиеся лица солдат. Подле пушек стояла одна повозка, запряженная парой. За повозкой сзади колес жались четыре борзые собаки в ошейниках. На повозке была гора вещей, и на самом верху, рядом с детским, кверху ножками перевернутым стульчиком сидела баба, пронзительно и отчаянно визжавшая. Товарищи рассказывали офицеру, что крик толпы и визги бабы произошли оттого, что наехавший на эту толпу генерал Ермолов, узнав, что солдаты разбредаются по лавкам, а толпы жителей запружают мост, приказал снять орудия с передков и сделать пример, что он будет стрелять по мосту. Толпа, валя повозки, давя друг друга, отчаянно кричала, теснясь, расчистила мост, и войска двинулись вперед.