टॉर्शन टेंसर: Difference between revisions
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{{Short description|Manner of characterizing a twist or screw of a moving frame around a curve}} | {{Short description|Manner of characterizing a twist or screw of a moving frame around a curve}} | ||
{{Other uses|आघूर्ण बल (बहुविकल्पी)|आघूर्ण बल क्षेत्र (बहुविकल्पी)}} | {{Other uses|आघूर्ण बल (बहुविकल्पी)|आघूर्ण बल क्षेत्र (बहुविकल्पी)}} | ||
[[File:Torsion along a geodesic.svg|right|thumb|जियोडेसिक के साथ आघूर्ण बल।]][[विभेदक ज्यामिति|अवकलन ज्यामिति]] में, आघूर्ण बल की धारणा एक वक्र के चारों ओर एक [[गतिमान]] [[तंत्र]] के मोड़ या [[पेंच]] सिद्धांत को चिह्नित करने का एक तरीका है। [[एक वक्र का आघूर्ण बल]], जैसा कि [[फ्रेनेट-सेरेट]] [[सूत्रों]] में प्रकट होता है, उदाहरण के लिए, अपने स्पर्शरेखा सदिश के बारे में एक वक्र के मोड़ की मात्रा निर्धारित करता है क्योंकि वक्र विकसित होता है (या स्पर्शरेखा सदिश के बारे में फ़्रेनेट-सेरेट तंत्र का परिभ्रमण)। सतहों की ज्यामिति में, अल्पान्तरी ''आघूर्ण बल'' वर्णन करता है कि कैसे एक सतह पर सतह एक वक्र के बारे में मुड़ती है। [[वक्रता]] की साथी धारणा यह मापती है कि कैसे चलते हुए तंत्र बिना मुड़े वक्र के साथ लुढ़कते हैं। | [[File:Torsion along a geodesic.svg|right|thumb|जियोडेसिक के साथ आघूर्ण बल।]][[विभेदक ज्यामिति|अवकलन ज्यामिति]] में, आघूर्ण बल की धारणा एक वक्र के चारों ओर एक [[गतिमान]] [[तंत्र]] के मोड़ या [[पेंच]] सिद्धांत को चिह्नित करने का एक तरीका है। [[एक वक्र का आघूर्ण बल]], जैसा कि [[फ्रेनेट-सेरेट]] [[सूत्रों]] में प्रकट होता है, उदाहरण के लिए, अपने स्पर्शरेखा सदिश के बारे में एक वक्र के मोड़ की मात्रा निर्धारित करता है क्योंकि वक्र विकसित होता है(या स्पर्शरेखा सदिश के बारे में फ़्रेनेट-सेरेट तंत्र का परिभ्रमण)। सतहों की ज्यामिति में, अल्पान्तरी ''आघूर्ण बल'' वर्णन करता है कि कैसे एक सतह पर सतह एक वक्र के बारे में मुड़ती है। [[वक्रता]] की साथी धारणा यह मापती है कि कैसे चलते हुए तंत्र बिना मुड़े वक्र के साथ लुढ़कते हैं। | ||
आम तौर पर अधिक, [[सजातीय संयोजन]] ( | आम तौर पर अधिक, [[सजातीय संयोजन]](अर्थात, [[स्पर्शरेखा समूह]] में एक [[संयोजन]](सदिश समूह)) से सुसज्जित एक [[अलग-अलग बहुविध]] पर, आघूर्ण बल और वक्रता संयोजन के दो मूलभूत आविष्कारों का निर्माण करते हैं। इस संदर्भ में, आघूर्ण बल एक आंतरिक लक्षण वर्णन देता है कि कैसे [[स्पर्शरेखा समष्टि]] एक वक्र के बारे में मुड़ते हैं जब वे [[समानांतर परिवहन]] करते हैं, जबकि वक्रता बताती है कि कैसे स्पर्शरेखा समष्टि वक्र के साथ घूमती है। आघूर्ण बल को विशेष रूप से एक [[प्रदिश]] के रूप में वर्णित किया जा सकता है, या बहुविध [[सदिश मूल्यवान 2-विधि]] के रूप में वर्णित किया जा सकता है। अगर ∇ [[अवकलनीय बहुविध]] पर एक सजातीय संयोजन है, तो सदिश क्षेत्र ''X'' और ''Y'' के संदर्भ में आघूर्ण बल वाले प्रदिश को परिभाषित किया जाता है। | ||
:<math>T(X,Y) = \nabla_XY-\nabla_YX - [X,Y]</math> | :<math>T(X,Y) = \nabla_XY-\nabla_YX - [X,Y]</math> | ||
जहां [X,Y] [[सदिश क्षेत्रों का लाइ ब्रैकेट]] है। | जहां [X,Y] [[सदिश क्षेत्रों का लाइ ब्रैकेट]] है। | ||
[[अल्पान्तरी]] की ज्यामिति के अध्ययन में आघूर्ण बल विशेष रूप से उपयोगी है। प्रचलीकरण अल्पान्तरी की एक प्रणाली को देखते हुए, उन अल्पान्तरी वाले सजातीय संयोजन के एक वर्ग को निर्दिष्ट कर सकते हैं, लेकिन उनके आघूर्ण बल से भिन्न होते हैं। एक अनूठा संयोजन है जो आघूर्ण बल को अवशोषित करता है, तथा [[लेवी-सिविता संयोजन]] को अन्य, संभवतः गैर-मापीय स्थितियों (जैसे [[फिन्सलर ज्यामिति]]) के लिए सामान्यीकृत करता है। आघूर्ण बल के साथ एक संबंध और बिना आघूर्ण बल के संबंधित संबंध के बीच का अंतर एक प्रदिश है, जिसे [[विरूपण प्रदिश]] कहा जाता है। [[जी-संरचनाओं]] और [[कार्टन की तुल्यता पद्धति]] के अध्ययन में आघूर्ण बल का अवशोषण भी एक मौलिक भूमिका निभाता है। संबंधित [[प्रक्षेप्य संयोजन]] के माध्यम से, अल्पान्तरी के अप्रतिबंधित परिवारों के अध्ययन में आघूर्ण बल भी उपयोगी है। [[सापेक्षता सिद्धांत]] में, इस तरह के विचारों को [[आइंस्टीन-कार्टन सिद्धांत]] के रूप में लागू किया गया है। | [[अल्पान्तरी]] की ज्यामिति के अध्ययन में आघूर्ण बल विशेष रूप से उपयोगी है। प्रचलीकरण अल्पान्तरी की एक प्रणाली को देखते हुए, उन अल्पान्तरी वाले सजातीय संयोजन के एक वर्ग को निर्दिष्ट कर सकते हैं, लेकिन उनके आघूर्ण बल से भिन्न होते हैं। एक अनूठा संयोजन है जो आघूर्ण बल को अवशोषित करता है, तथा [[लेवी-सिविता संयोजन]] को अन्य, संभवतः गैर-मापीय स्थितियों(जैसे [[फिन्सलर ज्यामिति]]) के लिए सामान्यीकृत करता है। आघूर्ण बल के साथ एक संबंध और बिना आघूर्ण बल के संबंधित संबंध के बीच का अंतर एक प्रदिश है, जिसे [[विरूपण प्रदिश]] कहा जाता है। [[जी-संरचनाओं]] और [[कार्टन की तुल्यता पद्धति]] के अध्ययन में आघूर्ण बल का अवशोषण भी एक मौलिक भूमिका निभाता है। संबंधित [[प्रक्षेप्य संयोजन]] के माध्यम से, अल्पान्तरी के अप्रतिबंधित परिवारों के अध्ययन में आघूर्ण बल भी उपयोगी है। [[सापेक्षता सिद्धांत]] में, इस तरह के विचारों को [[आइंस्टीन-कार्टन सिद्धांत]] के रूप में लागू किया गया है। | ||
== आघूर्ण बल प्रदिश == | == आघूर्ण बल प्रदिश == | ||
M को [[स्पर्शरेखा समूह]] (उर्फ [[सहसंयोजक व्युत्पन्न)]] ∇ पर एक [[स]][[जातीय संयोजन]] के साथ बहुविध होने दें। ∇ का 'आघूर्ण बल प्रदिश ' (कभी-कभी कार्टन (आघूर्ण बल) प्रदिश कहा जाता है) सदिश क्षेत्रों X और Y पर परिभाषित [[सदिश-मूल्यवान 2-रूप|सदिश-मूल्यवान 2-विधि]] है , | M को [[स्पर्शरेखा समूह]](उर्फ [[सहसंयोजक व्युत्पन्न)]] ∇ पर एक [[स]][[जातीय संयोजन]] के साथ बहुविध होने दें। ∇ का 'आघूर्ण बल प्रदिश '(कभी-कभी कार्टन(आघूर्ण बल) प्रदिश कहा जाता है) सदिश क्षेत्रों X और Y पर परिभाषित [[सदिश-मूल्यवान 2-रूप|सदिश-मूल्यवान 2-विधि]] है , | ||
:<math>T(X, Y) := \nabla_X Y - \nabla_Y X - [X,Y]</math> | :<math>T(X, Y) := \nabla_X Y - \nabla_Y X - [X,Y]</math> | ||
जहाँ {{nowrap|1=[''X'', ''Y'']}} दो सदिश क्षेत्रों का [[लाई कोष्ठक]] है। [[लीबनिज नियम]] (सामान्यीकृत उत्पाद नियम) द्वारा, किसी भी [[सहज]] [[सुचारू फलन|फलन]] f के लिए T(fX, Y) = T(X, fY) = fT(X, Y) होता है। तो टी [[तन्यता]] है, [[संयोजक]] (सदिश समूह) के संदर्भ में परिभाषित होने के बावजूद, जो एक प्रथम क्रम अंतर प्रचालक है, यह स्पर्शरेखा सदिशो पर 2-विधि देता है, जबकि सहसंयोजक व्युत्पन्न केवल सदिश क्षेत्रों के लिए परिभाषित किया गया है। | जहाँ {{nowrap|1=[''X'', ''Y'']}} दो सदिश क्षेत्रों का [[लाई कोष्ठक]] है। [[लीबनिज नियम]](सामान्यीकृत उत्पाद नियम) द्वारा, किसी भी [[सहज]] [[सुचारू फलन|फलन]] f के लिए T(fX, Y) = T(X, fY) = fT(X, Y) होता है। तो टी [[तन्यता]] है, [[संयोजक]](सदिश समूह) के संदर्भ में परिभाषित होने के बावजूद, जो एक प्रथम क्रम अंतर प्रचालक है, यह स्पर्शरेखा सदिशो पर 2-विधि देता है, जबकि सहसंयोजक व्युत्पन्न केवल सदिश क्षेत्रों के लिए परिभाषित किया गया है। | ||
=== आघूर्ण बल प्रदिश के घटक === | === आघूर्ण बल प्रदिश के घटक === | ||
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:<math> T^k{}_{ij} := \Gamma^k{}_{ij} - \Gamma^k{}_{ji}-\gamma^k{}_{ij},\quad i,j,k=1,2,\ldots,n.</math> | :<math> T^k{}_{ij} := \Gamma^k{}_{ij} - \Gamma^k{}_{ji}-\gamma^k{}_{ij},\quad i,j,k=1,2,\ldots,n.</math> | ||
यहां <math>{\Gamma^k}_{ij}</math> संयोजन को परिभाषित करने वाले [[संयोजन गुणांक]] हैं। यदि आधार [[होलोनोमिक]] है तो लाई कोष्ठक गायब हो जाते हैं, <math>\gamma^k{}_{ij}=0</math>. इसलिए <math>T^k{}_{ij}=2\Gamma^k{}_{[ij]}</math>। विशेष रूप से (नीचे देखें), जबकि [[अल्पान्तरी संयोजन]] के सममित भाग को निर्धारित करता है, आघूर्ण बल प्रदिश प्रतिसममित भाग को निर्धारित करता है। | यहां <math>{\Gamma^k}_{ij}</math> संयोजन को परिभाषित करने वाले [[संयोजन गुणांक]] हैं। यदि आधार [[होलोनोमिक]] है तो लाई कोष्ठक गायब हो जाते हैं, <math>\gamma^k{}_{ij}=0</math>. इसलिए <math>T^k{}_{ij}=2\Gamma^k{}_{[ij]}</math>। विशेष रूप से(नीचे देखें), जबकि [[अल्पान्तरी संयोजन]] के सममित भाग को निर्धारित करता है, आघूर्ण बल प्रदिश प्रतिसममित भाग को निर्धारित करता है। | ||
=== आघूर्ण बल रूप === | === आघूर्ण बल रूप === | ||
आघूर्ण बल रूप, आघूर्ण बल का एक वैकल्पिक लक्षण वर्णन, कई गुना ''एम'' के [[फ्रेम समूह]] एफ''एम'' पर लागू होता है। यह मुख्य समूह एक कनेक्शन (प्रिंसिपल समूह) ''ω'', a gl(''n'') से लैस है - वैल्यू वन-फॉर्म जो gl(''n' में सही एक्शन के जनरेटर के लिए वर्टिकल वैक्टर को मैप करता है। ') और F''M'' के स्पर्शरेखा समूह पर GL(''n'') की सही क्रिया को समान रूप से परस्पर जोड़ता है, जो कि gl(''n'') पर एक लाइ समूह के आसन्न प्रतिनिधित्व के साथ है। फ्रेम बंडल में एक सोल्डर फॉर्म भी होता है। कैनोनिकल वन-फॉर्म θ, आर में मानों के साथ<sup>n</sup>, एक फ्रेम में परिभाषित {{nowrap|''u'' ∈ F<sub>x</sub>''M''}} (एक रैखिक कार्य के रूप में माना जाता है {{nowrap|''u'' : '''R'''<sup>''n''</sup> → T<sub>x</sub>''M''}}) द्वारा | आघूर्ण बल रूप, आघूर्ण बल का एक वैकल्पिक लक्षण वर्णन, कई गुना ''एम'' के [[फ्रेम समूह]] एफ''एम'' पर लागू होता है। यह मुख्य समूह एक कनेक्शन(प्रिंसिपल समूह) ''ω'', a gl(''n'') से लैस है - वैल्यू वन-फॉर्म जो gl(''n' में सही एक्शन के जनरेटर के लिए वर्टिकल वैक्टर को मैप करता है। ') और F''M'' के स्पर्शरेखा समूह पर GL(''n'') की सही क्रिया को समान रूप से परस्पर जोड़ता है, जो कि gl(''n'') पर एक लाइ समूह के आसन्न प्रतिनिधित्व के साथ है। फ्रेम बंडल में एक सोल्डर फॉर्म भी होता है। कैनोनिकल वन-फॉर्म θ, आर में मानों के साथ<sup>n</sup>, एक फ्रेम में परिभाषित {{nowrap|''u'' ∈ F<sub>x</sub>''M''}} (एक रैखिक कार्य के रूप में माना जाता है {{nowrap|''u'' : '''R'''<sup>''n''</sup> → T<sub>x</sub>''M''}}) द्वारा | ||
:<math>\theta(X) = u^{-1}(\pi_{*}(X))</math> | :<math>\theta(X) = u^{-1}(\pi_{*}(X))</math> | ||
कहाँ पे {{nowrap|''π'' : F''M'' → ''M''}} प्रिंसिपल समूह के लिए प्रोजेक्शन मैपिंग है और {{nowrap|''π∗'' }} इसका पुश-फॉरवर्ड है। आघूर्ण बल रूप तब है | कहाँ पे {{nowrap|''π'' : F''M'' → ''M''}} प्रिंसिपल समूह के लिए प्रोजेक्शन मैपिंग है और {{nowrap|''π∗'' }} इसका पुश-फॉरवर्ड है। आघूर्ण बल रूप तब है | ||
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समतुल्य रूप से, Θ = Dθ, जहां D संबंध द्वारा निर्धारित बाह्य सहपरिवर्ती व्युत्पन्न है। | समतुल्य रूप से, Θ = Dθ, जहां D संबंध द्वारा निर्धारित बाह्य सहपरिवर्ती व्युत्पन्न है। | ||
आघूर्ण बल रूप 'आर' में मूल्यों के साथ एक (क्षैतिज) तन्य रूप है<sup>n</sup>, जिसका अर्थ है कि की सही कार्रवाई के तहत {{nowrap|''g'' ∈ GL(''n'')}} यह समान रूप से रूपांतरित होता है: | आघूर्ण बल रूप 'आर' में मूल्यों के साथ एक(क्षैतिज) तन्य रूप है<sup>n</sup>, जिसका अर्थ है कि की सही कार्रवाई के तहत {{nowrap|''g'' ∈ GL(''n'')}} यह समान रूप से रूपांतरित होता है: | ||
:<math>R_g^*\Theta = g^{-1}\cdot\Theta</math> | :<math>R_g^*\Theta = g^{-1}\cdot\Theta</math> | ||
जहां जी 'आर' पर अपने आसन्न प्रतिनिधित्व के माध्यम से दाहिने हाथ की ओर कार्य करता है<sup>एन</sup>. | जहां जी 'आर' पर अपने आसन्न प्रतिनिधित्व के माध्यम से दाहिने हाथ की ओर कार्य करता है<sup>एन</sup>. | ||
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टेंगेंट समूह के एक विशेष फ्रेम में लिखे गए बेस मैनिफोल्ड एम पर एक कनेक्शन फॉर्म के रूप में टॉर्सन फॉर्म को व्यक्त किया जा सकता है {{nowrap|('''e'''<sub>1</sub>, ..., '''e'''<sub>''n''</sub>)}}. कनेक्शन प्रपत्र इन बुनियादी वर्गों के बाहरी सहसंयोजक व्युत्पन्न को व्यक्त करता है: | टेंगेंट समूह के एक विशेष फ्रेम में लिखे गए बेस मैनिफोल्ड एम पर एक कनेक्शन फॉर्म के रूप में टॉर्सन फॉर्म को व्यक्त किया जा सकता है {{nowrap|('''e'''<sub>1</sub>, ..., '''e'''<sub>''n''</sub>)}}. कनेक्शन प्रपत्र इन बुनियादी वर्गों के बाहरी सहसंयोजक व्युत्पन्न को व्यक्त करता है: | ||
:<math>D\mathbf{e}_i = \mathbf{e}_j {\omega^j}_i .</math> | :<math>D\mathbf{e}_i = \mathbf{e}_j {\omega^j}_i .</math> | ||
स्पर्शरेखा समूह (इस फ्रेम के सापेक्ष) के लिए सोल्डर फॉर्म दोहरा आधार है {{nowrap|''θ<sup>i</sup>'' ∈ T<sup>∗</sup>''M''}} तुझ से<sub>''i''</sub>, ताकि {{nowrap|1=''θ<sup>i</sup>''('''e'''<sub>j</sub>) = ''δ<sup>i</sup><sub>j</sub>''}} (क्रोनेकर डेल्टा)। फिर आघूर्ण बल 2-रूप में घटक होते हैं | स्पर्शरेखा समूह(इस फ्रेम के सापेक्ष) के लिए सोल्डर फॉर्म दोहरा आधार है {{nowrap|''θ<sup>i</sup>'' ∈ T<sup>∗</sup>''M''}} तुझ से<sub>''i''</sub>, ताकि {{nowrap|1=''θ<sup>i</sup>''('''e'''<sub>j</sub>) = ''δ<sup>i</sup><sub>j</sub>''}}(क्रोनेकर डेल्टा)। फिर आघूर्ण बल 2-रूप में घटक होते हैं | ||
:<math>\Theta^k = d\theta^k + {\omega^k}_j \wedge \theta^j = {T^k}_{ij} \theta^i \wedge \theta^j.</math> | :<math>\Theta^k = d\theta^k + {\omega^k}_j \wedge \theta^j = {T^k}_{ij} \theta^i \wedge \theta^j.</math> | ||
सबसे सही अभिव्यक्ति में, | सबसे सही अभिव्यक्ति में, | ||
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यह आसानी से दिखाया जा सकता है कि Θ<sup>i</sup> अस्थायी रूप से इस अर्थ में रूपांतरित होता है कि यदि कोई भिन्न फ़्रेम है | यह आसानी से दिखाया जा सकता है कि Θ<sup>i</sup> अस्थायी रूप से इस अर्थ में रूपांतरित होता है कि यदि कोई भिन्न फ़्रेम है | ||
:<math>\tilde{\mathbf{e}}_i = \mathbf{e}_j {g^j}_i</math> | :<math>\tilde{\mathbf{e}}_i = \mathbf{e}_j {g^j}_i</math> | ||
कुछ उलटा मैट्रिक्स-मूल्यवान फ़ंक्शन के लिए (जी<sup>जम्मू<sub>''i''</sub>), फिर | कुछ उलटा मैट्रिक्स-मूल्यवान फ़ंक्शन के लिए(जी<sup>जम्मू<sub>''i''</sub>), फिर | ||
:<math>\tilde{\Theta}^i = {\left(g^{-1}\right)^i}_j\Theta^j.</math> | :<math>\tilde{\Theta}^i = {\left(g^{-1}\right)^i}_j\Theta^j.</math> | ||
दूसरे शब्दों में, Θ प्रकार का टेंसर है {{nowrap|(1, 2)}} (एक प्रतिपरिवर्ती और दो सहपरिवर्ती सूचकांकों वाला)। | दूसरे शब्दों में, Θ प्रकार का टेंसर है {{nowrap|(1, 2)}}(एक प्रतिपरिवर्ती और दो सहपरिवर्ती सूचकांकों वाला)। | ||
वैकल्पिक रूप से, सोल्डर फॉर्म को फ्रेम-स्वतंत्र फैशन में चित्रित किया जा सकता है क्योंकि एम पर टीएम-वैल्यू वन-फॉर्म θ द्वैत समरूपता के तहत स्पर्शरेखा समूह की पहचान एंडोमोर्फिज्म के अनुरूप है। {{nowrap|1=End(T''M'') ≈ T''M'' ⊗ T<sup>∗</sup>''M''}}. फिर आघूर्ण बल 2-रूप एक खंड है | वैकल्पिक रूप से, सोल्डर फॉर्म को फ्रेम-स्वतंत्र फैशन में चित्रित किया जा सकता है क्योंकि एम पर टीएम-वैल्यू वन-फॉर्म θ द्वैत समरूपता के तहत स्पर्शरेखा समूह की पहचान एंडोमोर्फिज्म के अनुरूप है। {{nowrap|1=End(T''M'') ≈ T''M'' ⊗ T<sup>∗</sup>''M''}}. फिर आघूर्ण बल 2-रूप एक खंड है | ||
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के द्वारा दिया गया | के द्वारा दिया गया | ||
:<math>\Theta = D\theta ,</math> | :<math>\Theta = D\theta ,</math> | ||
जहां D बाहरी सहसंयोजक व्युत्पन्न है। (अधिक जानकारी के लिए कनेक्शन प्रपत्र देखें।) | जहां D बाहरी सहसंयोजक व्युत्पन्न है।(अधिक जानकारी के लिए कनेक्शन प्रपत्र देखें।) | ||
=== अलघुकरणीय अपघटन === | === अलघुकरणीय अपघटन === | ||
आघूर्ण बल प्रदिश को दो अलघुकरणीय प्रतिनिधित्व भागों में विघटित किया जा सकता है: एक ट्रेस (रैखिक बीजगणित) | ट्रेस-मुक्त भाग और दूसरा भाग जिसमें ट्रेस शब्द होते हैं। इंडेक्स नोटेशन का उपयोग करते हुए, T का ट्रेस दिया जाता है | आघूर्ण बल प्रदिश को दो अलघुकरणीय प्रतिनिधित्व भागों में विघटित किया जा सकता है: एक ट्रेस(रैखिक बीजगणित) | ट्रेस-मुक्त भाग और दूसरा भाग जिसमें ट्रेस शब्द होते हैं। इंडेक्स नोटेशन का उपयोग करते हुए, T का ट्रेस दिया जाता है | ||
:<math>a_i = T^k{}_{ik} ,</math> | :<math>a_i = T^k{}_{ik} ,</math> | ||
और ट्रेस-मुक्त भाग है | और ट्रेस-मुक्त भाग है | ||
| Line 65: | Line 65: | ||
T, tr T का अंश, T का एक अवयव है<sup>∗</sup>M को इस प्रकार परिभाषित किया गया है। तय प्रत्येक वेक्टर के लिए {{nowrap|''X'' ∈ T''M''}}, T एक तत्व T(X) को परिभाषित करता है {{nowrap|Hom(T''M'', T''M'')}} के जरिए | T, tr T का अंश, T का एक अवयव है<sup>∗</sup>M को इस प्रकार परिभाषित किया गया है। तय प्रत्येक वेक्टर के लिए {{nowrap|''X'' ∈ T''M''}}, T एक तत्व T(X) को परिभाषित करता है {{nowrap|Hom(T''M'', T''M'')}} के जरिए | ||
:<math>T(X) : Y \mapsto T(X \wedge Y).</math> | :<math>T(X) : Y \mapsto T(X \wedge Y).</math> | ||
तब (टीआर टी) (एक्स) को इस एंडोमोर्फिज्म के निशान के रूप में परिभाषित किया गया है। वह है, | तब(टीआर टी)(एक्स) को इस एंडोमोर्फिज्म के निशान के रूप में परिभाषित किया गया है। वह है, | ||
:<math>(\operatorname{tr}\, T)(X) \stackrel{\text{def}}{=}\operatorname{tr} (T(X)).</math> | :<math>(\operatorname{tr}\, T)(X) \stackrel{\text{def}}{=}\operatorname{tr} (T(X)).</math> | ||
T का ट्रेस-मुक्त भाग तब है | T का ट्रेस-मुक्त भाग तब है | ||
| Line 74: | Line 74: | ||
∇ का रीमैन वक्रता टेन्सर एक मानचित्रण है {{nowrap|T''M'' × T''M'' → End(T''M'')}} सदिश क्षेत्रों X, Y और Z द्वारा परिभाषित | ∇ का रीमैन वक्रता टेन्सर एक मानचित्रण है {{nowrap|T''M'' × T''M'' → End(T''M'')}} सदिश क्षेत्रों X, Y और Z द्वारा परिभाषित | ||
:<math>R(X, Y)Z = \nabla_X\nabla_YZ - \nabla_Y\nabla_XZ - \nabla_{[X, Y]}Z.</math> | :<math>R(X, Y)Z = \nabla_X\nabla_YZ - \nabla_Y\nabla_XZ - \nabla_{[X, Y]}Z.</math> | ||
एक बिंदु पर वैक्टर के लिए, यह परिभाषा इस बात से स्वतंत्र है कि वेक्टर को बिंदु से दूर वेक्टर क्षेत्रों तक कैसे बढ़ाया जाता है (इस प्रकार यह एक टेन्सर को परिभाषित करता है, बहुत आघूर्ण बल की तरह)। | एक बिंदु पर वैक्टर के लिए, यह परिभाषा इस बात से स्वतंत्र है कि वेक्टर को बिंदु से दूर वेक्टर क्षेत्रों तक कैसे बढ़ाया जाता है(इस प्रकार यह एक टेन्सर को परिभाषित करता है, बहुत आघूर्ण बल की तरह)। | ||
बियांची की पहचान वक्रता और आघूर्ण बल से संबंधित है।{{sfn|Kobayashi|Nomizu|1963|loc=Volume 1, Proposition III.5.2}} होने देना <math>\mathfrak{S}</math> X, Y और Z पर चक्रीय क्रमचय को निरूपित करें। उदाहरण के लिए, | बियांची की पहचान वक्रता और आघूर्ण बल से संबंधित है।{{sfn|Kobayashi|Nomizu|1963|loc=Volume 1, Proposition III.5.2}} होने देना <math>\mathfrak{S}</math> X, Y और Z पर चक्रीय क्रमचय को निरूपित करें। उदाहरण के लिए, | ||
| Line 97: | Line 97: | ||
T(X, Y) &= u\left(2\Theta\left(\pi^{-1}(X), \pi^{-1}(Y)\right)\right), | T(X, Y) &= u\left(2\Theta\left(\pi^{-1}(X), \pi^{-1}(Y)\right)\right), | ||
\end{align}</math> | \end{align}</math> | ||
कहाँ फिर से {{nowrap|''u'' : '''R'''<sup>''n''</sup> → T<sub>x</sub>''M''}} फाइबर में फ्रेम निर्दिष्ट करने वाला कार्य है, और π के माध्यम से वैक्टरों की लिफ्ट की पसंद है<sup>-1</sup> अप्रासंगिक है क्योंकि वक्रता और आघूर्ण बल के रूप क्षैतिज हैं (वे अस्पष्ट लंबवत वैक्टर पर गायब हो जाते हैं)। | कहाँ फिर से {{nowrap|''u'' : '''R'''<sup>''n''</sup> → T<sub>x</sub>''M''}} फाइबर में फ्रेम निर्दिष्ट करने वाला कार्य है, और π के माध्यम से वैक्टरों की लिफ्ट की पसंद है<sup>-1</sup> अप्रासंगिक है क्योंकि वक्रता और आघूर्ण बल के रूप क्षैतिज हैं(वे अस्पष्ट लंबवत वैक्टर पर गायब हो जाते हैं)। | ||
== लक्षण और व्याख्याएं == | == लक्षण और व्याख्याएं == | ||
| Line 103: | Line 103: | ||
===संदर्भ फ्रेम का घुमाव=== | ===संदर्भ फ्रेम का घुमाव=== | ||
घटता के चिरस्मत विद्युत विभेदक की ज्यामिती में, फ्रेनेट-सेरेट सूत्र यह वर्णन करते हैं कि कैसे एक विशेष गतिमान तंत्र (फ्रेनेट-सेरेट फ्रेम) वक्र के साथ मुड़ता है। भौतिक शब्दों में, आघूर्ण बल वक्र के स्पर्शरेखा के साथ एक आदर्श शीर्ष बिंदु के कोणीय गति से मेल खाती है। | घटता के चिरस्मत विद्युत विभेदक की ज्यामिती में, फ्रेनेट-सेरेट सूत्र यह वर्णन करते हैं कि कैसे एक विशेष गतिमान तंत्र(फ्रेनेट-सेरेट फ्रेम) वक्र के साथ मुड़ता है। भौतिक शब्दों में, आघूर्ण बल वक्र के स्पर्शरेखा के साथ एक आदर्श शीर्ष बिंदु के कोणीय गति से मेल खाती है। | ||
एक (दूरी) संयोजन के साथ कई गुना का मामला एक समान व्याख्या को स्वीकार करता है। मान लीजिए कि एक पर्यवेक्षक संयोंजन के लिए अल्पान्तरी के साथ आगे बढ़ रहा है। इस तरह के एक पर्यवेक्षक को आमतौर पर जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के रूप में माना जाता है क्योंकि वे कोई त्वरण अनुभव नहीं करते हैं। मान लीजिए कि इसके अलावा पर्यवेक्षक अपने साथ कठोर सीधे मापने वाली छड़ों (एक समन्वय प्रणाली) की एक प्रणाली रखता है। प्रत्येक छड़ एक सीधा खंड है; जो एक अल्पान्तरी है। मान लें कि प्रत्येक छड़ को प्रक्षेपवक्र के समानांतर ले जाया जाता है। कहने का तात्पर्य यह है कि इन छड़ों को शारीरिक रूप से प्रक्षेपवक्र के साथ ले जाया जाता है, इसका मतलब यह है कि वह प्रचारित होते हैं ताकि स्पर्शरेखा के साथ प्रत्येक छड़ का व्युत्पन्न गायब हो जाए। हालांकि, वे फ्रेनेट-सेरेट फ्रेम में शीर्ष द्वारा महसूस किए गए अर्धवृत्त बल के अनुरूप अर्धवृत्त बल (या आघूर्ण बल वाली ताकतों) का अनुभव कर सकते हैं। इस बल को आघूर्ण बल से मापा जाता है। | एक(दूरी) संयोजन के साथ कई गुना का मामला एक समान व्याख्या को स्वीकार करता है। मान लीजिए कि एक पर्यवेक्षक संयोंजन के लिए अल्पान्तरी के साथ आगे बढ़ रहा है। इस तरह के एक पर्यवेक्षक को आमतौर पर जड़त्वीय संदर्भ फ्रेम के रूप में माना जाता है क्योंकि वे कोई त्वरण अनुभव नहीं करते हैं। मान लीजिए कि इसके अलावा पर्यवेक्षक अपने साथ कठोर सीधे मापने वाली छड़ों(एक समन्वय प्रणाली) की एक प्रणाली रखता है। प्रत्येक छड़ एक सीधा खंड है; जो एक अल्पान्तरी है। मान लें कि प्रत्येक छड़ को प्रक्षेपवक्र के समानांतर ले जाया जाता है। कहने का तात्पर्य यह है कि इन छड़ों को शारीरिक रूप से प्रक्षेपवक्र के साथ ले जाया जाता है, इसका मतलब यह है कि वह प्रचारित होते हैं ताकि स्पर्शरेखा के साथ प्रत्येक छड़ का व्युत्पन्न गायब हो जाए। हालांकि, वे फ्रेनेट-सेरेट फ्रेम में शीर्ष द्वारा महसूस किए गए अर्धवृत्त बल के अनुरूप अर्धवृत्त बल(या आघूर्ण बल वाली ताकतों) का अनुभव कर सकते हैं। इस बल को आघूर्ण बल से मापा जाता है। | ||
अधिक सटीक रूप से, मान लीजिए कि प्रेक्षक एक अल्पान्तरी पथ γ(t) के साथ चलता है और इसके साथ एक मापक छड़ ले जाता है। जब प्रेक्षक पथ के साथ यात्रा करता है तो छड़ सतह को घुमा देती है। प्राकृतिक निर्देशांक हैं {{nowrap|(''t'', ''x'')}} इस सतह के साथ, यहां t पर्यवेक्षक द्वारा लिया गया पैरामीटर समय है, और x मापने वाली छड़ के साथ स्थिति है। शर्त यह है कि रॉड की स्पर्शरेखा को वक्र के साथ अनुवादित समानांतर होना चाहिए | अधिक सटीक रूप से, मान लीजिए कि प्रेक्षक एक अल्पान्तरी पथ γ(t) के साथ चलता है और इसके साथ एक मापक छड़ ले जाता है। जब प्रेक्षक पथ के साथ यात्रा करता है तो छड़ सतह को घुमा देती है। प्राकृतिक निर्देशांक हैं {{nowrap|(''t'', ''x'')}} इस सतह के साथ, यहां t पर्यवेक्षक द्वारा लिया गया पैरामीटर समय है, और x मापने वाली छड़ के साथ स्थिति है। शर्त यह है कि रॉड की स्पर्शरेखा को वक्र के साथ अनुवादित समानांतर होना चाहिए | ||
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:<math>\left.T\left(\frac{\partial}{\partial x},\frac{\partial}{\partial t}\right)\right|_{x=0} = \left.\nabla_{\frac{\partial}{\partial x}}\frac{\partial}{\partial t}\right|_{x=0}.</math> | :<math>\left.T\left(\frac{\partial}{\partial x},\frac{\partial}{\partial t}\right)\right|_{x=0} = \left.\nabla_{\frac{\partial}{\partial x}}\frac{\partial}{\partial t}\right|_{x=0}.</math> | ||
यदि यह शून्य नहीं है, तो छड़ पर अंकित बिन्दु (द {{nowrap|1=''x'' = constant}} कर्व्स) अल्पान्तरी के बजाय कुंडलित वक्र का पता लगाएगा। वे पर्यवेक्षक के चारों ओर घूमते रहेंगे। ध्यान दें कि इस तर्क के लिए यह जरूरी नहीं था कि <math>\gamma(t)</math> एक अल्पान्तरी है। और कोई वक्र काम करेगा। | यदि यह शून्य नहीं है, तो छड़ पर अंकित बिन्दु(द {{nowrap|1=''x'' = constant}} कर्व्स) अल्पान्तरी के बजाय कुंडलित वक्र का पता लगाएगा। वे पर्यवेक्षक के चारों ओर घूमते रहेंगे। ध्यान दें कि इस तर्क के लिए यह जरूरी नहीं था कि <math>\gamma(t)</math> एक अल्पान्तरी है। और कोई वक्र काम करेगा। | ||
आघूर्ण बल की यह व्याख्या टेलीपरेलिज्म के सिद्धांत में एक भूमिका निभाती है, जिसे आइंस्टीन-कार्टन सिद्धांत के रूप में भी जाना जाता है, जो सापेक्षता सिद्धांत का एक वैकल्पिक निरूपण है। | आघूर्ण बल की यह व्याख्या टेलीपरेलिज्म के सिद्धांत में एक भूमिका निभाती है, जिसे आइंस्टीन-कार्टन सिद्धांत के रूप में भी जाना जाता है, जो सापेक्षता सिद्धांत का एक वैकल्पिक निरूपण है। | ||
=== एक रेशा का आघूर्ण बल === | === एक रेशा का आघूर्ण बल === | ||
सामग्री विज्ञान और विशेष रूप से प्रत्यास्थता सिद्धांत में, आघूर्ण बल के विचार भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एक समस्या बेलों के विकास का प्रतिरूप है, जो कि इस सवाल पर ध्यान केंद्रित करते हुए कि कैसे बेलें वस्तुओं के चारों ओर घूमने का प्रबंधन करती हैं।{{sfn|Goriely|Robertson-Tessi|Tabor|Vandiver|2006}} बेल को एक दूसरे के चारों ओर मुड़े हुए प्रत्यास्थताओं की एक जोड़ी के रूप में तैयार किया गया है। अपनी ऊर्जा-न्यूनतम अवस्था में, बेल स्वाभाविक रूप से कुंडलित वक्र के आकार में बढ़ती है। लेकिन इसकी सीमा (या लंबाई) को अधिकतम करने के लिए बेल को फैलाया भी जा सकता है। इस मामले में, बेल का आघूर्ण बल तंतुओं की जोड़ी (या समतुल्य रूप से तंतुओं को जोड़ने वाले रिबन की सतह आघूर्ण बल) के आघूर्ण बल से संबंधित है, और यह बेल की लंबाई-अधिकतम (अल्पान्तरी) विन्यास के बीच के अंतर को दर्शाता है। और इसका ऊर्जा-न्यूनतम विन्यास। | सामग्री विज्ञान और विशेष रूप से प्रत्यास्थता सिद्धांत में, आघूर्ण बल के विचार भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एक समस्या बेलों के विकास का प्रतिरूप है, जो कि इस सवाल पर ध्यान केंद्रित करते हुए कि कैसे बेलें वस्तुओं के चारों ओर घूमने का प्रबंधन करती हैं।{{sfn|Goriely|Robertson-Tessi|Tabor|Vandiver|2006}} बेल को एक दूसरे के चारों ओर मुड़े हुए प्रत्यास्थताओं की एक जोड़ी के रूप में तैयार किया गया है। अपनी ऊर्जा-न्यूनतम अवस्था में, बेल स्वाभाविक रूप से कुंडलित वक्र के आकार में बढ़ती है। लेकिन इसकी सीमा(या लंबाई) को अधिकतम करने के लिए बेल को फैलाया भी जा सकता है। इस मामले में, बेल का आघूर्ण बल तंतुओं की जोड़ी(या समतुल्य रूप से तंतुओं को जोड़ने वाले रिबन की सतह आघूर्ण बल) के आघूर्ण बल से संबंधित है, और यह बेल की लंबाई-अधिकतम(अल्पान्तरी) विन्यास के बीच के अंतर को दर्शाता है। और इसका ऊर्जा-न्यूनतम विन्यास। | ||
===आघूर्ण बल और आवर्त=== | ===आघूर्ण बल और आवर्त=== | ||
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== अल्पान्तरी और आघूर्ण बल का अवशोषण == | == अल्पान्तरी और आघूर्ण बल का अवशोषण == | ||
मान लीजिए कि γ (टी) एम पर एक वक्र है। तब γ एक 'संबद्ध रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी है, बशर्ते कि γ के प्रक्षेत्र में सभी समय t के लिए | मान लीजिए कि γ(टी) एम पर एक वक्र है। तब γ एक 'संबद्ध रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी है, बशर्ते कि γ के प्रक्षेत्र में सभी समय t के लिए | ||
:<math>\nabla_{\dot{\gamma}(t)}\dot{\gamma}(t) = 0</math> हो। | :<math>\nabla_{\dot{\gamma}(t)}\dot{\gamma}(t) = 0</math> हो। | ||
γ के प्रक्षेत्र में सभी समय के लिए टी। (यहां डॉट टी के संबंध में भेदभाव को दर्शाता है, जो γ के साथ स्पर्शरेखा सदिश को संकेत करता है।) {{nowrap|1=''t'' = 0}}, <math>\dot{\gamma}(0)</math>. | γ के प्रक्षेत्र में सभी समय के लिए टी।(यहां डॉट टी के संबंध में भेदभाव को दर्शाता है, जो γ के साथ स्पर्शरेखा सदिश को संकेत करता है।) {{nowrap|1=''t'' = 0}}, <math>\dot{\gamma}(0)</math>. | ||
एक संयोजन के आघूर्ण बल के एक अनुप्रयोग में अल्पान्तरी विस्मय शामिल होता है: मोटे तौर पर सभी समान रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी का परिवार। आघूर्ण बल उनके अल्पान्तरी विस्मय के संदर्भ में संयोजक को वर्गीकृत करने की अस्पष्टता है: | एक संयोजन के आघूर्ण बल के एक अनुप्रयोग में अल्पान्तरी विस्मय शामिल होता है: मोटे तौर पर सभी समान रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी का परिवार। आघूर्ण बल उनके अल्पान्तरी विस्मय के संदर्भ में संयोजक को वर्गीकृत करने की अस्पष्टता है: | ||
* दो संयोजक ∇ और ∇' जिनमें समान रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी ( | * दो संयोजक ∇ और ∇' जिनमें समान रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी(अर्थात, एक ही अल्पान्तरी विस्मय) है, केवल आघूर्ण बल से भिन्न हैं।<ref>See Spivak (1999) Volume II, Addendum 1 to Chapter 6. See also Bishop and Goldberg (1980), section 5.10.</ref> | ||
अधिक सटीक रूप से, यदि X और Y स्पर्शरेखा सदिशों की एक जोड़ी हैं {{nowrap|''p'' ∈ ''M''}}, तो मान लें | अधिक सटीक रूप से, यदि X और Y स्पर्शरेखा सदिशों की एक जोड़ी हैं {{nowrap|''p'' ∈ ''M''}}, तो मान लें | ||
:<math>\Delta(X,Y)=\nabla_X\tilde{Y}-\nabla'_X\tilde{Y}</math> | :<math>\Delta(X,Y)=\nabla_X\tilde{Y}-\nabla'_X\tilde{Y}</math> | ||
<nowiki>पी से दूर एक्स और वाई के मनमाने विस्तार के संदर्भ में गणना की गई दो संयोजकों का अंतर हो। उत्पाद नियम से, कोई देखता है कि Δ वास्तव में X और Y पर कैसे निर्भर नहीं करता है{{</nowiki>′<nowiki>}} विस्तारित हैं (इसलिए यह M पर एक प्रदिश को परिभाषित करता है)। एस और ए को Δ के समकालिक और वैकल्पिक हिस्से होने दें:</nowiki> | <nowiki>पी से दूर एक्स और वाई के मनमाने विस्तार के संदर्भ में गणना की गई दो संयोजकों का अंतर हो। उत्पाद नियम से, कोई देखता है कि Δ वास्तव में X और Y पर कैसे निर्भर नहीं करता है{{</nowiki>′<nowiki>}} विस्तारित हैं(इसलिए यह M पर एक प्रदिश को परिभाषित करता है)। एस और ए को Δ के समकालिक और वैकल्पिक हिस्से होने दें:</nowiki> | ||
:<math>S(X,Y)=\tfrac12\left(\Delta(X,Y)+\Delta(Y,X)\right)</math> | :<math>S(X,Y)=\tfrac12\left(\Delta(X,Y)+\Delta(Y,X)\right)</math> | ||
:<math>A(X,Y)=\tfrac12\left(\Delta(X,Y)-\Delta(Y,X)\right)</math> | :<math>A(X,Y)=\tfrac12\left(\Delta(X,Y)-\Delta(Y,X)\right)</math> | ||
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दूसरे शब्दों में, दो संयोजकों के अंतर का समकालिक भाग यह निर्धारित करता है कि क्या उनके पास समान प्रचलीकरण अल्पान्तरी है, जबकि अंतर का तिरछा हिस्सा दो संयोजकों के सापेक्ष आघूर्ण बल से निर्धारित होता है। एक और परिणाम है: | दूसरे शब्दों में, दो संयोजकों के अंतर का समकालिक भाग यह निर्धारित करता है कि क्या उनके पास समान प्रचलीकरण अल्पान्तरी है, जबकि अंतर का तिरछा हिस्सा दो संयोजकों के सापेक्ष आघूर्ण बल से निर्धारित होता है। एक और परिणाम है: | ||
* किसी भी संबंध संबंध को देखते हुए ∇, एक अद्वितीय आघूर्ण बल-मुक्त संयोजक ∇′ है, जो समान रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी के एक ही परिवार के साथ है। इन दो संयोजकों के बीच का अंतर वास्तव में एक प्रदिश, विरूपण प्रदिश है। | * किसी भी संबंध संबंध को देखते हुए ∇, एक अद्वितीय आघूर्ण बल-मुक्त संयोजक ∇′ है, जो समान रूप से प्रचलीकरण अल्पान्तरी के एक ही परिवार के साथ है। इन दो संयोजकों के बीच का अंतर वास्तव में एक प्रदिश, विरूपण प्रदिश है। | ||
यह सामान्य संबंध (संभवतः गैर-मीट्रिक) संयोजक के लिए रिमेंनियन ज्यामिति के मौलिक प्रमेय का सामान्यीकरण है। | यह सामान्य संबंध(संभवतः गैर-मीट्रिक) संयोजक के लिए रिमेंनियन ज्यामिति के मौलिक प्रमेय का सामान्यीकरण है। | ||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
Revision as of 16:28, 6 December 2022
File:Torsion along a geodesic.svg
जियोडेसिक के साथ आघूर्ण बल।
अवकलन ज्यामिति में, आघूर्ण बल की धारणा एक वक्र के चारों ओर एक गतिमान तंत्र के मोड़ या पेंच सिद्धांत को चिह्नित करने का एक तरीका है। एक वक्र का आघूर्ण बल, जैसा कि फ्रेनेट-सेरेट सूत्रों में प्रकट होता है, उदाहरण के लिए, अपने स्पर्शरेखा सदिश के बारे में एक वक्र के मोड़ की मात्रा निर्धारित करता है क्योंकि वक्र विकसित होता है(या स्पर्शरेखा सदिश के बारे में फ़्रेनेट-सेरेट तंत्र का परिभ्रमण)। सतहों की ज्यामिति में, अल्पान्तरी आघूर्ण बल वर्णन करता है कि कैसे एक सतह पर सतह एक वक्र के बारे में मुड़ती है। वक्रता की साथी धारणा यह मापती है कि कैसे चलते हुए तंत्र बिना मुड़े वक्र के साथ लुढ़कते हैं।
आम तौर पर अधिक, सजातीय संयोजन(अर्थात, स्पर्शरेखा समूह में एक संयोजन(सदिश समूह)) से सुसज्जित एक अलग-अलग बहुविध पर, आघूर्ण बल और वक्रता संयोजन के दो मूलभूत आविष्कारों का निर्माण करते हैं। इस संदर्भ में, आघूर्ण बल एक आंतरिक लक्षण वर्णन देता है कि कैसे स्पर्शरेखा समष्टि एक वक्र के बारे में मुड़ते हैं जब वे समानांतर परिवहन करते हैं, जबकि वक्रता बताती है कि कैसे स्पर्शरेखा समष्टि वक्र के साथ घूमती है। आघूर्ण बल को विशेष रूप से एक प्रदिश के रूप में वर्णित किया जा सकता है, या बहुविध सदिश मूल्यवान 2-विधि के रूप में वर्णित किया जा सकता है। अगर ∇ अवकलनीय बहुविध पर एक सजातीय संयोजन है, तो सदिश क्षेत्र X और Y के संदर्भ में आघूर्ण बल वाले प्रदिश को परिभाषित किया जाता है।