Implikationen von G&M
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 24.06.2009, 18:52    Titel: Antworten mit Zitat

Solkar hat Folgendes geschrieben:
Von R&S wird - gleich unterhalb (14) - als nur lokal konstant bezeichnet; aber z.B. das innere Integral in (15) geht dann über den Vollkreis.


Das macht aber evtl nichts, wie mir grade auffällt:

---

- R&S setzen das vor (15) T=const=$r_c$ unter den Integralen,
- $\sqrt{T^2}$ geht in ein das hintere Produkt mit $sqrt{\overline{g}} (= sqrt{det( \overline{g}_{\mu\nu})})$ usw.,
- wobei in der Determinate ${\overline{g}}$ dann $e^{-2kr_c|\phi|}$ biquadratisch beitragen sollte, also quadratisch vor die Wurzel käme

Dann ist aber imho

- entweder der Exponent des "e" in (15) nicht richtig (2 statt 4)
- oder der $\overline{R}_{\mu\nu}$

transformiert geeignet nach dieser Entwicklung Wiki - Ricci Curvature Tensor - "Behavior under conformal rescaling .(ca. MItte)

Da ich nicht weiss, was ein "geometric Laplacian" ist, sonder nur den "normalen" Laplace-Operator $ \Delta f \equiv \nabla^2 f $ kenne, muss ich mir das nochmal anschauen.

---

Die physikalische Begründung der "Normierbarkeit" des $T$ zu const ist mir, neben einigem anderen in dem Paper, hingegen noch ein Rätsel.

Salopp gesagt: Ich verstehe, warum man das will, aber nicht warum man das "darf".


Grüsse,

Solkar
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Barney



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BeitragVerfasst am: 24.06.2009, 18:54    Titel: Antworten mit Zitat

Solkar hat Folgendes geschrieben:
gehen "Misner, Thorne, Wheeler" auf "conformant rescaling" ein?


Nein, gehen sie nicht, weil das den Rahmen des ohnehin schon sehr umfangreichen Buches sprengen würde. Interessant ist in diesem Zusammenhang die Analogie zum Skalenfaktor der Robertson-Walker-Metrik. Vielleicht kann man sich bei den Kosmologen ja den ein oder anderen mathematischen Trick noch abschauen.
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 24.06.2009, 19:00    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Ralf!

ralfkannenberg hat Folgendes geschrieben:
Solkar hat Folgendes geschrieben:
Ferner wird von G&M imho eine Verallgemeinerung vom 5- auf den D-dimensionalen Fall vorgenommen; es mag durchaus sein, dass diese verallgemeinerung durch vollständige Induktion tatsächlich zu zeigen ist - aber dies ist mir noch nicht einsichtig.

Was ist hier das konkrete Problem mit der Verallgemeinerung ? D ist in all' diesen Gleichungen ein freier Parameter.


Ja aber wenn ich R&S richtig deute, zeigen sie das Verfahren für nur für D=5 aus.

Ich vermute, man könnte das auf den allgemeinen Fall von G&R per vollst. Ind. verallgemeinern, aber das wären einige Rechenschritte, die ich z.Zt. nirgens sehe.


Einen schönen Abend,

Grüsse

Solkar
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Barney



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BeitragVerfasst am: 24.06.2009, 19:00    Titel: Antworten mit Zitat

Solkar hat Folgendes geschrieben:

Da ich nicht weiss, was ein "geometric Laplacian" ist, sonder nur den "normalen" Laplace-Operator $ \Delta f \equiv \nabla^2 f $ kenne, muss ich mir das nochmal anschauen.


einen Überblick über den Laplace-Operator in krummlinigen Koordinaten gibt es in der deutschen und der englischen Wikipedia
mfg
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 24.06.2009, 19:07    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!

Ich habe heute nicht viel Zeit, aber bevor jemand anders Zeit und Mühe aufwendet, folgendes hier in aller Kürze

Auch alle Summanden des Laplace-Rahm-Operators (im unteren Drittel der Wiki-Seite) auf dem Minkowski-Unterraum des $\tilde{Ric}$ (Definition hier Wiki - Ricci Curvature Tensor - "Behavior under conformal rescaling .(ca. MItte)) sind zumindest multi-linear in allen "Minkowski-Differentialen" $dx_{0...3}$ resp $dx^{0...3}$.

Die kovarianten Differentialterme von $f=e^{-2kr_c|\phi|}$ verschwinden aber da $dx_0,dx_1,dx_2,dx_3, d\phi$ eine eine Basis des Cotangentialraums über dem 5-Dim Raum bilden und somit linear unabhängig sind; die kontravarianten "Minkowksi-Diffential"terme verschwinden, da $ f \equiv f(\phi)$

Somit gilt $\tilde{Ric} = Ric (\equiv \overline{R}_{\mu\nu})$ (II.1)

Es gilt ferner da die Dimension eines metrischen Tensors invariant hinsichtlich einer skalaren Multiplikation des Tensors ist (Die $T^{(r,s)}(V_{\mathbb{K})$ sind ja jeweils $\mathbb{K}$-Vektorräume).

$ \overline{g}^{\mu\nu} \overline{g}_{\mu\nu} = n = 4 = \tilde{g}^{\mu\nu} \tilde{g}_{\mu\nu} = e^{2kr_c|\phi|} \overline{g}^{\mu\nu} e^{-2kr_c|\phi|} \overline{g}_{\mu\nu} $, (II.2)

somit $ \tilde{g}^{\mu\nu} = e^{2kr_c|\phi|} = \overline{g}^{\mu\nu} $ (II.3)

Mit (II.1) und (II.3) erhält man

$ \tilde{g}^{\mu\nu} \tilde{R}_{\mu\nu} = \tilde{g}^{\mu\nu} \overline{R}_{\mu\nu} = e^{2kr_c|\phi|} \overline{g}^{\mu\nu} \overline{R}_{\mu\nu} = e^{2kr_c|\phi|} \overline{R} $

Der Exponentialterm kürzt sich gegen jenen in

$\sqrt{-\tilde{g}} = \sqrt{-\det(e^{-2kr_c|\phi|} \overline{g}_{\mu\nu})} = \sqrt{-(e^{-2kr_c|\phi|})^4 \overline{g}} = (e^{-2kr_c|\phi|})^2 \sqrt{- \overline{g}} $

und übrig bleibt der Exponentialterm im inneren Integranden von R&S(15)


Bis bald,

Solkar

P.S.: @Barney : Ich seh grade, ich hab meine gestrige Anwort an Dich versehntlich "editiert" statt neu zu posten. Sorry!
Es ging mir nicht um den gewöhllichen krummlinigen Laplace-Operator, sondern um den Laplace-Rahm-Operator (s.o).
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ralfkannenberg



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BeitragVerfasst am: 25.06.2009, 15:59    Titel: Antworten mit Zitat

Solkar hat Folgendes geschrieben:
NACHTRAG:
(...)
Ferner wird von G&M imho eine Verallgemeinerung vom 5- auf den D-dimensionalen Fall vorgenommen; es mag durchaus sein, dass diese verallgemeinerung durch vollständige Induktion tatsächlich zu zeigen ist - aber dies ist mir noch nicht einsichtig.


Solkar hat Folgendes geschrieben:
ralfkannenberg hat Folgendes geschrieben:
Was ist hier das konkrete Problem mit der Verallgemeinerung ? D ist in all' diesen Gleichungen ein freier Parameter.


Ja aber wenn ich R&S richtig deute, zeigen sie das Verfahren für nur für D=5 aus.

Ich vermute, man könnte das auf den allgemeinen Fall von G&R per vollst. Ind. verallgemeinern, aber das wären einige Rechenschritte, die ich z.Zt. nirgens sehe.


Hallo Solkar,

ich bin nun etwas verwirrt: wo möchtest Du eine vollständige Induktion ansetzen, bei G&M oder bei R&S ?


Freundliche Grüsse, Ralf
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 25.06.2009, 16:21    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Ralf!

ralfkannenberg hat Folgendes geschrieben:

Hallo Solkar,

ich bin nun etwas verwirrt: wo möchtest Du eine vollständige Induktion ansetzen, bei G&M oder bei R&S ?


Freundliche Grüsse, Ralf


"Möchten" wäre zu viel gesagt, das wäre schätzungsweise ein recht aufwendiger Beweis. Very Happy

Sei das Verfahren von R&S der Induktionsanfang für D=5.

Für die Verwendung im Falle beliebiger D>4 bei G&M ist noch zu zeigen, dass

wenn das R&S-Verfahren für ein beliebiges D anwendbar ist,
es immer auch für D+1 anwendbar ist. (Induktionsschritt)

Grüsse,

Solkar
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 25.06.2009, 16:38    Titel: Antworten mit Zitat

KORREKTUR

Streiche:
$ \tilde{g}^{\mu\nu} = e^{2kr_c|\phi|} = \overline{g}^{\mu\nu} $ (II.3)

Setze:
$ \tilde{g}^{\mu\nu} = e^{2kr_c|\phi|} \quad \overline{g}^{\mu\nu} $ (II.3)
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ralfkannenberg



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BeitragVerfasst am: 25.06.2009, 16:59    Titel: Antworten mit Zitat

Solkar hat Folgendes geschrieben:
"Möchten" wäre zu viel gesagt, das wäre schätzungsweise ein recht aufwendiger Beweis. Very Happy

Sei das Verfahren von R&S der Induktionsanfang für D=5.

Für die Verwendung im Falle beliebiger D>4 bei G&M ist noch zu zeigen, dass

wenn das R&S-Verfahren für ein beliebiges D anwendbar ist,
es immer auch für D+1 anwendbar ist. (Induktionsschritt)

Hallo Solkar,

also irgendwie stehe ich jetzt völlig auf dem Schlauch ...


Wo genau fehlt Deiner Meinung nach ein Beweisschritt:

- bei G&M
- bei R&S
- bei beiden


Und etwas überracht bin ich ja schon, dass man ausserhalb der Mathematik etwas mit vollständiger Induktion beweisen möchte; nicht dass das nicht grundsätzlich möglich wäre, aber irgendwie doch ungewohnt ...

Wäre es nicht einfacher, grosse D (z.B. alle D>8 ) anderweitig abzuschätzen und auszuschliessen und dann die Fälle D=6, D=7 und D=8 konkret herzuleiten ?


Freundliche Grüsse, Ralf
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Barney



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BeitragVerfasst am: 25.06.2009, 18:22    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Ralf, Solkar,

kann es sein, dass sich in (3.5) schlicht ein Tippfehler eingeschlichen hat? Wenn ich nochmal mit S. 1165 Reviews of Particle Physics vergleiche, müßte die Konstante in (3.5) gleich links neben dem Integralzeichen eigentlich $M_D^{D-2}$ heißen. Diese Konstante wird auch in (3.3) verwendet. Das ist zwar nur ein Detail, aber bevor ich mich mit "conformal rescaling" beschäftige, schaue ich mir erst mal die verwendeten Definitionen an.
mfg
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 26.06.2009, 10:28    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo!


@ralfkannenberg:

ralfkannenberg hat Folgendes geschrieben:

also irgendwie stehe ich jetzt völlig auf dem Schlauch ...


Das könnte daran liegen, dass eine Zusammenfassung des bisherigen Diskurses überfällig ist.

Deshalb hier einmal von vorne:

Riemannsche (Mehrfach-)Integrale sind ja nur monotone, lineare, translationsinvariante Funktionale auf dem Raum der stetigen reelwertigen Funktionen mit kompaktem Träger; bei Lebesque-Integralen kann u.a. die Forderung nach "Kompaktheit" manchmal wegfallen. Das impliziert zwar skalare ($\mathbb{R}$)-Linearität, aber eine Multiplikation/Division von Integranden ist damit noch nicht definiert.

Es gibt aber sog "Integralzerlegungen".

Wann und wie Mehrfachintegrale, zerlegt werden können, kann man dem Satz von Fubini entnehmen. R&S bingen die Einstein-Hilbert-Wirkung("EHW") für D=5 in eine Form, die es möglich macht, das Integral zu zerlegen, den Minkowski-Anteil auszufaktorisieren und dann gegen die 4-Dim EHW zu "kürzen".

Bei G&M (3.5) wurde implizit das gleiche Verfahren wie bei R&S benutzt, aber mit dem Unterschied, dass die Dimensionszahl höher und die Herleitung/Herleitbarkeit der für das "Kürzen" notwendigen Form des D>5 Integrals nicht gezeigt wird,


ralfkannenberg hat Folgendes geschrieben:

Wo genau fehlt Deiner Meinung nach ein Beweisschritt:

- bei G&M
- bei R&S
- bei beiden


also fehlt bei G&M zumindest der Beweis, dass die Integralumfomung analog R&S bis hin zur Ausfaktorisierung auch für D>5 korrekt ist.

---

Der von mir hypothetisierte Induktionsbeweis für allemeine "D" bei G&S bräuchte ferner als Induktionsanfang ja die Gültigkeit der Umformungen bei R&S.

Der Weg von R&S beinhaltet insbesondere, T(x)=r_c=const zu setzen; das ist natürlich im mathematischen Sinne keine Äquivalenzumformung.

Es könnte aber physikalisch gerechtfertigt sein; ob bei R&S etwas "fehlt" oder falsch ist, kann ich also noch nicht sagen.

Der Abschnitt zwischen R&S (14) und R&S(15) beinhaltet imo viele jener Implikationen, die wir hier im Thread suchen.

Wie sich mit T(x) = const R&S(15) mathematisch ergibt, habe ich weiter oben im Thread umrissen.

===

@Barney

Barney hat Folgendes geschrieben:
kann es sein, dass sich in (3.5) schlicht ein Tippfehler eingeschlichen hat? Wenn ich nochmal mit S. 1165 Reviews of Particle Physics vergleiche, müßte die Konstante in (3.5) gleich links neben dem Integralzeichen eigentlich $M_D^{D-2}$ heißen.


Ich meine, das sei kein Tippfehler bei G&M:

Man setzt den Vorfaktor des ersten Integrals von (3.1) durch (3.3) und teilt den Integranden von in (3.1) durch $(2\pi)^{D-4}$

Dann setzt man $S^{grav}_D = S_4$; stellt die Gleichungen $S_4$ und $S^{grav}_D$ nach den Termen in $M$ um, setzt den Quotienten an, "dividiert" die Integrale und bringt $M^{D-2}_D$ nach rechts.

Dann teilt man durch $M^{2}_D$.

Dann bleibt rechts vor dem Integral von (3.5) $M^{D-4}_D$ übrig.


Grüsse,

Solkar
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Barney



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BeitragVerfasst am: 26.06.2009, 22:41    Titel: Antworten mit Zitat

Solkar hat Folgendes geschrieben:

Ich meine, das sei kein Tippfehler bei G&M:


Hallo Solkar,

vielen Dank für Deinen letzten Beitrag. Ich war tatsächlich auf dem Holzweg und habe dabei sogar übersehen, dass der Exponent von M einfach M potenziert. Vielen Dank für die Aufklärung dieses Mißverständnisses. Dieses Wissen kann ich jetzt auf (3.3) anwenden und erhalte für D=4
$M_4^2 = \frac{1}{8\pi G_D}$. (B1)

Vorausgesetzt G_D hängt nicht von D ab und entspricht immer der Newtonschen Konstanten kann man über (B1) die Gleichungen (3.1) und (3.4) in Beziehung setzen. Ob das Sinn macht ist mir momentan wegen des Materie-Lagrangefunktionals $\mathcal{L}$ nicht wirklich klar.
mfg
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 27.06.2009, 00:54    Titel: Antworten mit Zitat

Hallo Barney!

Barney hat Folgendes geschrieben:

Dieses Wissen kann ich jetzt auf (3.3) anwenden und erhalte für D=4
$M_4^2 = \frac{1}{8\pi G_D}$. (B1)

Vorausgesetzt G_D hängt nicht von D ab und entspricht immer der Newtonschen Konstanten


$G_D$ hängt schon von $D$ ab, aber schon duch die Ersetzung des Terms vor dem Integral verschwindet $G_D$ aus den Gleichungen.

Barney hat Folgendes geschrieben:
[dann] kann man über (B1) die Gleichungen (3.1) und (3.4) in Beziehung setzen.
("[dann]" habe ich ergänzt)
Die gravitativen Wirkungsterme sind schon durch das Einsetzen der reduzierten Planckmassen $({\frac{({2\pi \hbar c})^{D-4}} {8 \pi G_{D}})^{(1/D-2)}$ von den Gravitationskonstanten auf eben jene reduzierten Planckmassen umnormiert worden und können nun ohne weiteres in Beziehung gesetzt werden.
($\hbar$ und $c$ tauchen nicht auf wg. Verwendung natürlicher Einheiten ).

---

Grüsse,

Solkar
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Solkar



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BeitragVerfasst am: 27.06.2009, 18:36    Titel: Antworten mit Zitat

Ich schlage vor, dass für R&S (15) und G&M (3.5) einstweilen notieren

R&S benutzen zur Herleitung von (15) u.a. eine Hypothese, die noch näher zu bewerten ist, genau wie die implizite Anwendung jener Hypothese bei G&M für (3.5) .

Das legt auch die Formulierung von R&S selbst nahe:

Zitat:
Although an essential element of the theory, this problem is not yet solved (but see Refs. [8])

(R&S zwischen(14) und (15))

---

und mit G&M (3.6) - (3.14) weitermachen; davon scheinen nur (3.6) und (3.7) analytisch interessant, der Rest ist Numerik.

Bei 3.6 geht's wohl um Einhsitskugeln; es kann sein, dass sich das Ansetzen von $\Delta A$ (das kann hier nur eine "echte" Differenz und keinen Laplace-Op $\Delta \equiv \nabla^2$ meinen) durch eine Taylor-Entwicklung des (Maß-)Integrals in (3.5) rechtfertigen liesse.

---

Ich schlage also vor, dass wir uns G&M (3.6) als Nächstes vornehmen.

Grüsse,

Solkar
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Barney



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BeitragVerfasst am: 27.06.2009, 20:09    Titel: Antworten mit Zitat

Solkar hat Folgendes geschrieben:

Ich schlage also vor, dass wir uns G&M (3.6) als Nächstes vornehmen.


Hallo Solkar,

mir ist (3.4) definitiv noch nicht klar und es kommt mir ein wenig so vor, als ob da Äpfel mit Birnen verglichen werden. Trotzdem kannst Du gerne mit Gleichung (3.6) weitermachen. Insgesamt vermute ich zu große Wissenslücken bei mir, um hier ernsthaft mitreden zu können.
mfg
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