아인슈타인 다양체
미분기하학에서 아인슈타인 다양체(Einstein多樣體, 영어: Einstein manifold)는 리치 곡률 텐서가 계량 텐서와 비례하는 준 리만 다양체다.[1][2][3]
정의
준 리만 다양체 가 주어졌을 때, 그 리치 곡률 을 정의할 수 있다. 이는 (0,2)차 텐서장이다. 만약 다음 조건을 만족시키는 상수 가 존재한다면, 를 아인슈타인 다양체라고 한다.
여기서 물론 이다.즉, 만약 리치 곡률 텐서에서 대각합 성분을 제거한 텐서
를 정의한다면, 다양체가 아인슈타인 다양체일 필요 충분 조건은 무대각합 리치 곡률 텐서가 0인 것이다.
켈러 다양체나 사사키 다양체가 위 조건을 만족시키는 경우, 켈러-아인슈타인 다양체 또는 사사키-아인슈타인 다양체라고 부른다.
성질
매끄러움
임의의 리만 다양체 에서, 국소적으로 조화 좌표계를 사용할 수 있다. 즉, 좌표 함수 에 대하여
이다. (여기서 는 라플라스-벨트라미 연산자이다.) 이 좌표계에서 진공 아인슈타인 방정식은
의 꼴이며, 는 와 에 대한 2차 형식이다. 리만 계량이 양의 정부호라면, 이는 타원형 편미분 방정식이므로, 그 해는 매끄러운 함수이다.[2]:§2
호몰로지
응용
일반 상대성 이론에서, 시공간의 차원이 3 이상일 때, 우주 상수 를 가진 진공 해는 아인슈타인 다양체에 해당한다. 물질의 에너지-운동량 텐서가 0인 경우, 아인슈타인 방정식은 다음과 같다.
따라서
임을 알 수 있다. 여기서 (시공간의 차원)이다. 즉, 인 경우, 일반 상대성 이론에서의 진공은 인 준 리만 아인슈타인 다양체를 이룬다.
예
모든 1차원 준 리만 다양체는 (리치 곡률 텐서가 0이므로) 아인슈타인 다양체이다. 모든 2차원 준 리만 다양체는 아인슈타인 다양체이다. 이 경우, 는 가우스 곡률이다.
초구와 평면, 쌍곡공간 모두 아인슈타인 다양체다. 마찬가지로, 로런츠 계량 부호수에서는 더 시터르 공간과 민코프스키 공간, 반 더 시터르 공간 모두 아인슈타인 다양체다.
푸비니-슈투디 계량을 갖춘 복소수 사영 공간은 아인슈타인 다양체다. 모든 사원수 켈러 다양체는 아인슈타인 다양체다. 또한, 칼라비-야우 다양체나 초켈러 다양체는 (리치 곡률이 0이므로) 인 아인슈타인 다양체다.
반례
각주
외부 링크
- “Einstein manifold”. 《nLab》 (영어).