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Gravitationswellen im Vakuum


CC-BY-NC-SA 3.0

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die Gravitationswellenim Vakuumwir starten wieder mit den Feldgleichungenund versuchen wellenförmig?? Lösung zu findendie Feldgleichungenwarender Ricci-Tensorer mit den zwei PCsminus ein halb malden Krümmungsskalarmal den metrischen Tensor beides zusammen ist Einstein-Tensorsoll seinacht Pi mal die Gravitationskonstantedurch die Lichtgeschwindigkeithoch viermal den Energie-Impuls-Tensorund nun im Vakuumsvakuumsoll heißenwir haben weder Materie noch EnergiePromis nur diskutieren könnte was ist der Unterschiedund noch etwas feinsinniges wäre die Fragewas es jetzt ein sich mit Gravitationist das nicht auch Energieich schreibe mal dazuohne Gravitationdie Energie der Gravitationist noch ein ganz offizielles KapitelVakuum heißt für uns auf jeden Fall auf der rechten Seite der Feldgleichungen steht null der Energie-Impuls-Tensorist nulljetzt nervt das auf der linken Seite der Ricci-Tensor und der Krümmungsskalarstehender StandardtrickSchummer vor Komma ist dass man etwas mit der Spur rumbasteltPunkt ich nehme den Ausdruck der hier auf der linken Seite von der null stehtmit den Indices Menüund jetzt sich folgendes ab ein halb malvon diesem Ausdruckdem Einstein-Tensoreigentlichdie SpurAlpha Beta obenmetrischeTensor Alphawettermal die Woche wieder Menü als Indiz istnicht das Bilderblauer Kringel soll Null seinich zieheblaue Kringelspurund so weiter ab dann bleibt es natürlich null also aus der Gleichung die wir hatten folgtdiese Gleichungunterzieht man das lustigerweisegleich der Krümmungsskalarrausfliegtmir vorne stehtder Einstein-Tensorin OriginalformRicci minus ein halb Krümmungsskalarinverse metrische Tensorund diesen Teil Hochstadt welches Manauswir fangen an mit Richiedavon die Spur gebildet das ist der Krümmungsskalarmaldiverse metrische Tensorminus und jetzt kommtein halb malKrümmungsskalarjetzt bilde ich G alpha beta obenMagie Alpha Wetter untenund Gemini nicht auch nochhier stehtder metrische tensormalteInverse metrische Tensordas gibt Kronecker-Deltaaber dann bleibt noch ein Index über Alpha Alphaund das Reifen vierKronecker-Deltaist die Einheitsmatrixsonst nulldavon die Spur Urkunde ist vierjetzt steht hier auf der linken Seiteder Ricci-Tensorminus ein halbKrümmungsskalarinverse metrische Tensor minus ein halbMuskelarInverse metrische Tensor also minus einmalKrümmungsskalarinverse metrische Tensorminus ein halbminus ein halbmal vierschlusseinmalKrümmungsskalarInverse mit Ricci-Tensor das siebzig Weg auf der linken Seite steht einfach nur noch der Ricci-Tensor und wir denn jetzt ?? der Ricci-Tensoristnullder Ricci-Tensorist null im Vakuumdas nennt sich dann auch Richie flachdas heißt nicht dass es keine Krümmung geben darf?? auch keine Gravitationswellender Krümmungstensorals solcher der mit den vier Indices der muss nicht nur seinder Ricci-Tensor der muss neu seinund netterweiseist das sehräquivalent zu den ursprünglich ?? Feldgleichungenim Vakuumwenn ich weiß das der Ricci-Tensor null es dann ist auch der muss Gala null also stehtbei diesem blauen Ausdruck hier dem Einstein Tensor einfach nullalso aus dieser Gleichung folgt dann rückwärts auch wiederdie Ausgangsgleichungdie Feldgleichungenbearbeiten also mit dieser Bedingung hier ist ?? für den zu unseren Feldgleichungendie Frage ist es also was kann in einem Gebiet der Raumzeit passierendas Budget flach isthoffentlich irgendeine Art vonWelleum das einfacher behandeln zu können als das üblicherweise mit Literatur gemacht wird vereinfachte ich das ganze nochnämlich ein Gebietsoll es seindas am Anfang gar nicht bekommt ist das am Anfang wirklichflach istzu sagen am Anfangist in der Raumzeit natürlich eine heikle Geschichte des man Anführungszeichen obenLeerschritt klar was gemeint istund jetzt kommtdie übliche Folgevon Schritten mit dem man Problemein der allgemeinen Relativitätstheorieangehtmein Vorgehenist soerstenswähle ich ein geeignetes Gorillasystemzweitensschreibe ich den metrischen Tensor in diesen Koordinaten hinG mit zwei Indices untendrittensbestimme ich den inversen metrischen Tensorder kommt an diversen Stellen vor zu geben mit zwei Netzes obendamit bestimme ich die Christoffel-Symbolaus denen kann ich den Krümmungstensorbestimmenalso eher mit vier Indicesund Host Krümmungstensorkann ich den Ricci-Tensorbestimmener mit zwei PCsBeistrich bequem die Indices unten zu habenund zu guter letzt wenn ich den Ricci-Tensor habe kann ich in null setzenStichwort Ricci flachund gucken was passiertich lösedie Feldgleichungenim Vakuum der Ricci-Tensorsoll Null sein zumindestin unserem Gebiet der Raumzeitlos geht es mit einem geeignetenKoordinatensystemich nehme ein Gitter aus Uhrendie alle frei fallenoder freischwebendim Sinne von Testpartikelnwie sollen die Raumzeit nicht stören die sollen so wenig Materie und Energie haben das es ignorieren könnenPunkt zunächst ohne Krümmung an soll ja zunächstder Raum bekommt seinhabe ich gesagtmeine Uhren sollen also sozusagenein Kristall bilden einen riesengroßenKristallvorderste lagern Uhrendahinterlagern Uhren gebendahinter noch lagern Uhrenund so weiterin die Tiefe hineindamit schön einfach wird sollen alle Uhrenauf dem Raster ein Meter mal ein Meter mal ein Meter sitzendas heißt von dieser Uhrzur nächsten habe ich einen Meter und so weiternach hinten und dieser Uhrzu der ein Meter und so weiterund nach oben von dieser Uhr zu der ein Meterund so weiterwie gesagt zunächst ohne Krümmungdas werde ich hinbekommenmit diesen Uhren definiere ich natürlich auch ein Bezugssystemein System das ich als ruhend Ansehenanderer Leutedie im Universum fliegen vielleicht nichtdamit wenn ich diese Uhren aber auch synchronisierenkönneninnerhalb von meinem System in dem sie ruhenund was sie noch mache ich Pinsel auf jede Uhr die Koordinaten drauf?? nimmt ihre Koordinaten also mit später Wellendurch dieses Gebiet schickenoder untenmit attraktiven null null null und auf der Uhr rechts davon steht eins null null auf der nächsten steht zwei null null auf der dahinter steht null eins nullauf der darüber steht nullnulleins und so weiterfest draufgepinseltdie Uhren fallen frei oder schweben frei und sie nehmen ihre Koordinaten mitund wenn ich von irgendein Ereignishier passiert irgendwann irgendwasdie Koordinaten haben willkuck ich mir einfach die nächstliegendenUhren anderen Raumkoordinatendarauf gepinselt sind interpolieren die ?? und deren Zeitenund interpolieren diezu kritisch für jedes Ereignis in diesem Gebietund ZeitkoordinatenX Mülleinfach alsdie Zeit die sich durch Mittelung ergibtund das Mittelvon den Raumkoordinatendie auf die Uhren gepinselt sind die schreibt es mal wieder so in meiner Privatnotationals ich nehme TX App Store Zzu dem Index Mühe gleich null ist nämlich die MöglichkeitX und so weiterso soll meine Koordinaten sei ohne Krümmungin dieser Situation ist der metrische Tensor und sein inversesnatürlich banalmetrischeTensorsich auf ein standardeinigen?? hatte immer den hier das sich Cequadratminus eins minus eins minus eins nehme sonst nullnatürlich??und Mühlund das Inverse davonElementarmathematikeine Diagonalmatrixinvertieren ist natürlich einst Durchcequadratin saintseitigenSeitzdiese beiden Woche später noch mal Dinge wie schon mal nahmetwaMenüuntenund Vitamin Eobenes ist schlicht und ergreifend die Minkowskimetrikich wollte das dieses Raumzeitgebietzunächstnicht gekonnt ist es kann ich sagen was ich damit meine ?? nämlichdass der metrische TensorfürTee kleiner gleich nullso sein sollund sein inverses dann so sein sollnach dem Zeitpunkt eh gleich Null möchte ich erlauben dass dieses Raumzeitgebietnicht mehr flach istKomma weiterhindie Scott ??Daten verwenden die Uhrenfallen frei sie nehmen ihre Koordinaten mit und es gilt die Zeitder Uhrhat sich als aber immerhinfür Teekleiner gleich nullsoll unser Raumzeitgebetnicht gekonnt seinund diese Koordinaten habenfür Tee größer nullDaches gekrümmt seinmuss aber Ricci flach bleibendass man ihr die Feldgleichung fürs Vakuumund ich setze diese Koordinaten fortrechneweiterhin mit Interpolationzwischen meinen Ohrendamit das Fondsuni dürfen die Störung natürlich nicht zu massiv seindie dann auftretenVorsichtwenn die Störungen im Rahmen bleibendann kann ich mit Interpolationarbeitenwas ich noch für meine nächsten Nachbarn sindund werde was sinnvolles rausbekommendas haut hinwenn Störungen aber zu heftig sind das Uhren sozusagen quer durch den Garten fliegendannfür das zusammenbrechenwas mache ich es mit einem Ereignis hierwas sind die nächsten Nachbarndas ist aber bei den Gravitationswellenbeim besten Willen nicht das Problemdie Störungen die man beobachtet sind winzigbeim ersten Nachweis von Gravitationswellenmit dem ?? Experiment zwei tausend sechzehnwar der Faktor der Längenänderungzehn hoch minus ein zwanzigI habe ich die Längenänderung vielleicht ungefähr um Faktor einsder Längenänderung um Faktorzehn hoch minus ein zwanzigist super super winzigich werde wunderschönmeine Koordinatenzusammen mit der polieren könnendas waren die Koordinatenjetzt geht's zu metrischen Tensordie Teekoordinatesoll die Eigenzeit der Uhren seindas heißtoben linksmetrischenTensor E null null der Musik fort stehenkann ja ein bisschen wartenZeitintervalldelta T warten an derselben Stellemetrische TensorZeitintervallwarten an derselben Stelledas blickt mir genau den Eintrag links oben rausdie Bewegungeiner von diesen Uhren Komma sie dann herausgreiftund seinX Müll zur Zeit T dass die Zeit die die Uhr selbst anzeigtist ?? ja diese Zeit die zeigt sie an und sie sitzt an einer festen Stelle die feste Stelle habe ich nämlich drauf gepinselt also eine Konstante X Koordinateeine Konstantezur Koordinate eine Konstante Z Koordinatedamit istdie Ableitung nach der Zeitbanalwird eins null null nulldiese Uhrensollen aber frei fallen das heißtdiese Bewegung ist eine zeitartigeGeodätenach der Eigenzeit Parametrisierungsogardafür haben jetzt aber die Geodäte Gleichungdie zweite Ableitungnach diesen Parameterjeder Eigenzeitist minus Christoffelmal die erste Ableitung mal die erste Ableitungalso TX um Lambdanach DT TX Home Menünach DTdie zweite Ableitung nach T eins null null null noch ?? sie ableitenist aber grundsätzlich nulldie erste Ableitungist nur da spannendund der Index gleich null ist mich interessiert also nur Sander gleich nullnull gleich null was es alleswas auf der rechten Seite übrig bleibtihr steht auf der rechten Seite minusChristoffel oben Menü unten null null durch die Wahl meines koronaren Systems ?? ich also geschenkt dasviervon den Christoffel-Symbolgleich null sindund das wirkt auf den metrischen Tensor zurückich kann die Christoffel-Symbolja mit den metrischen Tensor schreiben null ist alsoChristoffel um Mühe und null null und was es Christoph Lobenmühlund null nullein halb mal der inversen metrischen Tensor mit dem ?? obendann weiteren Index nicht in Alphajetzt kommt der metrische TensorAlphasoundsoviel irgendwann abgeleitetplusje irgendwasAlpha?? abgeleitetminus wiehängt das irgendwas nach Alpha abgeleitetund ?? die beiden Indices unten Alphanullnull ableitennull Alpha nach null ableiten ?? null null stehen das jetzt einfach aus buchstabiert was das Christoffel-Symbolist der metrische Tensor ist symmetrischAlpha null null Alpha kein Unterschieddass die ersten beiden gleichG null null?? verschont ist einfach Cequadrat das einen Regenwasser bleibenund grundsätzlichnull rausder inverse metrische Tensorsteht dennoch mit einem freien By der Inverse metrische Tensor ist in der Tier war sehr das Inverse eines Tensoralso selbst invertierenund das heißt was sie hinten in den Klammern steht muss neu sein?? oder steht nicht mehr viel in den Klammernerlernen also Mitarbeiter von G alpha nullnach der Zeitistneun Einträgedie reinräumlichenEinträgedie wir jetzt noch nicht kennendas schöne an diesen Nullen ist das die Längenmessungdeutlich einfacher wirdmuss ich lange darüber diskutierenwie die Längenmessung funktioniertdie Längenmessung mit Radarbesagen mit der Laufzeitmessungvon elektromagnetischenWellen die man hin und her schicktdie liefert dasselbe Ergebnis wie die Längenmessungmit einem Linealbei dem man die Zeit in unseren Koordinaten synchronisiert?? sollte sich als ?? zu schreiben bei der Längenmessunglokalnicht quer durchs Universumdazu Komma noch ein Bildchen wie das eben auf meinjetzt aber mit Lichtich möchte per Radarbestimmenwie weit die nächste Uhrentfernt istdazu sende ich ein Lichtsignalzu der und die reflektiert das Lichtsignalund ich messe dann die Laufzeit von dem Lichtsignaljetzt aber schreibe ich nur mal ein Lichtin dem Bild eben ging es nicht um Licht sondern um eine kleine Störung der violettendas Licht kommtnach einer Zeit Delta T einsan der Uhr rechts anund kommtdann nach einer weiteren ZeitfilterT zweilinks wieder anan der Uhr anders gestartet ist natürlich sind diese beiden Seiten gleich offensichtlichausgenommen hinschreibendas ist nämlich jetzt eine Folge von diesem schönen metrischen Tensormuss in unteren andiese rote Bahn soll die von Licht seindas heißtmit den metrischen Tensor bekomme ich folgendes wenn ich Delta T einsstellte X drei Komponenten nehmen malimetrischenTensorfelderT einsFilter Xdann bekomme ich null rausich habe also null ist Delta T einsCequadratlinks oben Eintragmal älter T einssagen hier steht sie QuadratmeterT eins Quadratplusstehen hier und hier ?? Nullen dankenswerterweiseim metrischen Tensor war gerade festgestellt habendas heißt dieser Raumanteilder Texte spielt mit sich alleinesteht die Summegleich eins bis drei die Summe L gleich eins bis dreidelta Exkavon links standen GEKLim metrischen Tensor und deltaexelrechtsdieser Ausdruck muss Null seinweil das nicht istund damit können wir jetzt etwas über Delta X sagenund über der der T eins sagennämlichdas Delta T einsist es offensichtlichpositivfolgendes sein musseins durch C mal Schluss die Wurzelnicht minus die Wurzelvonminus dem Ausdruck hier MinussummeSummerkaelfeldexK G K LTilde XLfür den Weg zurückgilt das natürlich entsprechendda bekomme ich das Delta T zwei gleich eins Durchcewurzeldasselbe istgestellter X bekommt ein negatives Vorzeichendas Licht nicht zurück minus mal minussteht dasselbe unter der Wurzeldiese beiden Deltateessind also Überraschunggleichzumindestin unterster Ordnungmal genauer hin guckt und sacht das ist Teil eins das ist Teil zweisteht hier dermetrische Tensor zum Zeitpunkteins und hier steht der Ricci-Tensor zum Zeitpunkt zwei ich kriege also noch eine Abweichung von der Ordnung delta T reindie Länge die ich per Radar bestimmeAbstandzwischender Uhr links und der Uhr rechtsistdie Lichtgeschwindigkeitmal die Laufzeitder der T eins plus Delta T zweidavon die Hälfteweil es lichter hin und her geht Punkt dafür bekomme ich rausC eins durch C hebt sich weg beide sind in niedrigster Ordnung gleich welcher T eins und Delta D zweidafür bekomme ich raus das ist minuszum Gas um elf ?? Sommer dran von eins bis drei Klammer zu räumlichen AnteileX KE K LX L plus Terme höherer Ordnungzum Beispiel mit der Zeitableitungdran nur was hier steht ist was ich mit dem Lineal konstanter Zeitmesserdiese Artdie Länge zum Essenwissen also nun dass die Metrikrecht simpel ist unddeshalb widmen den metrischen Tensor des aufspaltenman zerlegt ihn in Minkowskidem aus der speziellen Relativitätstheorieplus eine StörungGeminisollder banaleRicci-Tensorseinvon Minkowski ebenplus eine Störungund von der Störung wissen wir dass sie in der oberstenZeileund in der linken Spalte lauter Nullen stehen hatdas ?? inzwischen herausgefundenes bleibendie reinräumlichenAnteileobendrein ist der metrische Tensor auch noch symmetrischderMinkowski Tensoraber schon benannt etwa Menü ist natürlich auch symmetrischdann muss auch diese Störung hier symmetrisch eindie nennt man typischerweisehadas heißt es in kann ich neun Zahlen dich nicht kenne ?? an jedem Punkt der Raumzeitsondern es sind noch sechs Zahlendie Diagonaleund die über der diagonal zum Beispiel und dann ist klar was unter der Diagonalen stehen muss der Symmetriees geht also um sechs Zahlenan jedem Punkt der RaumzeitKomma betrachtet zunächst zumindest nur den Fall in dem diese Störung wirklich eine Störung ist das heißtdiese Einträge hier sollen alle im Betrag deutlich kleiner sein als einsfür alle Zeitendieser Einträge im Betrag deutlich kleiner sein als einsund außerdemsollen sie gleich Null sein für alle Zeitenbis nullda wollten wir ja einfach den Minkowski Tensor als metrischen Tensor habendiese AufspaltungKomma noch im bisschen anschaulicher machen für unserefliegendenschwebenden Uhrendiese Metrikfühlt sich nämlich bis auf zweiter Ordnung an wie die folgende Situationwir nehmen unsere schwebenden Uhrendas Rasteraus frei fallendenUhrensetzen das in chinesische Koordinatendie nicht eins null null null eins null und so weiter sind sondern folgendesAusraster bilde ich sodas ein Schritt nach rechtsder VektorE eins istund der soll folgendes seineinsnull nullnicht ganz eins minus ein halb H eins einsin derhübschen Koordinate steht minus ein halb H zwei einsund unten beim Zelt steht minus ein halb ?? drei einssieben Metern gerechnet zu Beginn des ?? schreibe ich auch mal Meter dahinteralso nicht eins null null Meter für diesen Vektor sondern das Haar spielt damit rein und entsprechendin die anderen Richtungennach hintenT zweihabe ich nicht mehr null eins nullsondern es steht doch dabeiminus ein halb H eins zweiminus ein halb H zwei zwei minus ein halb Hdrei zwei Meter und in Richtung aufwärtsklarE dreinull null eins steht der mehr oder minder aber jetzt mit ein halb H jeweils verziertH einsdrei H zwei drei H drei dreiMetermeine Behauptung ist dass sich die Metrik so anfühltals ob die Uhren an diesen Plätzen in pathetischen Koordinaten sitzendas Komma gerade mal nachrechnendenn wenn ich jetztzwei von diesen Vektoren multipliziere IEEESkalarproduktmit ihr Jdurch Quadratmeterfür die Einheit der weg istbekomme ich folgendesnicht um ihre über ?? ZK gleich eins bis dreizwei FaktorenE wiehatKronecker-Deltadrin und minus ein halb H trennen Kronecker-Deltaminus ein halb H jetzt mit den Indices basteleich war auf jeden Fall immer ein KE Ihat delta I K dabei oder Delta KIist asymmetrischund bei dem Haarringwar H KIeins zwei drei ist das Kist gleich zwei ist gleich zwei ist gleich zwei das ist wie ich und entsprechend delta KJminus ein halbH KJstatt I und wenn ich das aus RechnerDelta KI der Dakar J über K summiert dann bleibt ein Delta über mich delta Jminusjetzt Delta KIminus ein halb H K J über K summiertes bleibt das ihn als K über minus ein halb H I Jund nun minus ein halb H K J mal delta K J K Kzu Miert knistert H J I stehenminus ein halb H JIund ?? immer noch H mal H als Ordnung von H Quadratdie wir ignorierenuntersteht hierEinheitsmatrixMinushaarund genau das standimmetrischen Tensor mit ein Minuszeichendie Einheitsmatrixmit der Minuszeichenplus Hhier haben wir also das ist minusdie Raumraumkomponentenvon metrischen Tensor plusetwas in zweiter Ordnungals aus der Störung Hkönnen wir direkt ablesenwie sich der Raum verformtsozusagenzu verformenundwenn wir paradiesische Koordinaten hätten spannt es auch noch das Volumen einer Gitterzellegleich auch noch vor an zentraler Stellewie groß ist dieses Volumen einer Gitterzelledas nenn ich mal Vdieses Volumenin Kubikmeternjetztwichtig ist hier der X eintragenbei dem Vektor X Richtung der Y Eintrag bei dem weckten hübschen Richtung der Z Eintrag bei dem Vektor NZ Richtungwenn ich diese Uhrein bisschen nach hintenoder nach oben verfrachtet dann endet das Volumennicht in den untersten Ordnungen wird nur beschertentsprechend bei den andern in den untersten Ordnungen bekomme ich ?? das ist das Produkt eins minus ein halb H eins eins maleins minus ein halb H zwei zwei mal eins minus ein halb H drei dreiund was genau haben will plusetwaszweiter Ordnungin H könnte auch einfach das Spaltsproduktvon diesen drei Vektoren bilden dann sieht man okay es gibt diesen Ausdruck als erstenund noch weitere in den mindestens H Quadrat steht aber wenn ich das jetzt ausbuchstabierensteht daeinmal eins mal einsminus ein halb H eins eins mal eins mal einsFlusseinmalminus ein halb A zwei zwei mal eins plus ein mal eins mal minus ein halb H drei drei und Terme mit H Quadrat also hier steht minus ein halbmal die Summe von den HaasEcken wandelt sich die Spurvon der Störung ?? als eins hat zwei zweidrei dreiplus Terme der zweiten Ordnung da hätten aber sowieso welche und zweiter Ordnung die könne zusammenfassendgroß O von H Quadratdas Volumenvon dieser Gitterzellewird als mit der Spur von diesem Haar gestört mal minus ein halbso das war der längste Schritt und jetzt geht es ganz und weiter Schritt drei wir bestimmen den inversen metrischen Tensorich den inversen metrischen Tensor multiplizieremit demüblichen metrischen Tensor dann soll Kronecker-Deltaauskommendass die Definition von inversenden metrischen Tensorhabe ich aber schon zerlegtdas ist Minkowskiplushaardie Störungund jetzt hoffe ich natürlich den inversen metrischen Tensor entsprechend zerlegen zu können ich glaube gerade nichts überraschendes damit ein Minus Haar bekommengucken uns an dem man das begründen kannes und bezieht sich auf beiden Seiten mit dem inversenMinkowskidieAlpha hier aus buchstabiertder Alpha NebenflussH Alpha Menünun das inverse von Minkowski EthanWetterdieses Menü kontrahiertistDelta Menü und dann noch mal etwa MenüwetterDeltaDelta mal ein Tensorpflichtteilfür das Müll raus und ich kriegeMenüMenü Wetter und wenn ich auf der linken Seite ausmultiplizierenWetterIndices unten der Indices oben das wird Delta werden die sollte erst zueinander sein weiter unten nach obenplusdas ?? bleibt übrig H A nie untenWetterwetterobenwir lernen Kemal Delta links bleibt die Mühlwetterden zweiten Term mit H nämlich auf die rechte SeiteRechtsami sowieso schon fettarmeWetter und jetztdas Haar rüber gebracht und ein Minusso die Mühe Alpha A Alpha und so weiter?? vonetwa MenüWettermir steht jetzt schon mal eine Gleichung für den inversen metrischen Tensor ungeschickterweisekonnte noch mal vorvierzig mich an den eigenen Haaren aus dem Sumpfder Inverse metrische Tensor ist also das inverse von Minkowskiplusetwasvon Ordnunghaarich möchte aber bis Ordnung H Quadratdass sie sich jetzt noch mal einsehr Begleichungdiesen Ausdruck den setzt sich jetzt in dieselbe Gleichung noch mal einwer symmetrische Tensor ist also der Inversekostet mit demAlphaplusetwas von der Ordnung Hdamithabe ich insgesamtfür den inversen metrischen Tensor das ist der Inverse MinkowskiwetterminusMinkowskiAlphaH alphaetwaMenü BetaPlusordnungvon H mal H mal irgendwas also Ordnung von H Quadratjetzt ist es genau genug und Überraschungder Inverse metrische Tensor ist alsoder Inverse Minkowskiminus Haber ich musste die in die CDs von dem Haar nach oben bringen und die Indices bin ich nach oben in dem ich den Minkowskidamit können uns jetzt an die Christoffel-Symbolwagendas Christoffel-Symbolan der obenmüdenÖl unten ist ein halbdieinverse metrische Tensorlammnach oben?? einen weiteren Indexdrei Anteil plus plusminus?? versteht erst vorneabgeleitet werden ?? Alpha zweiter Stelle muss abgeleitet werdenOhr und dann steht Alpha hinten bei der Ableitungund ?? noch MenüMenü MenüMenüdas sind die Christoffel-Symbolder metrische Tensorwar Minkowskiplus Haarich leite abwenn ich den Mythos ?? pleitekommt null Rausseitekann ich überall einfach H hinschreibennur die Störung überlebt diese Ableitunghier vorne der Inversemetrische Tensor war der inverse Minkowskiplus etwas von Ordnunghaardamit kriegen wir jetztfür die Christoffel-Symbol?? das ist ein halbdiverse MinkowskihaarAlphamenünach MüllplusHaarAlphaMinushaarvinylund Ordnung von Hartmann H also plus Ordnung ?? Quadrates geht ganz schnell weiter mit dem Krümmungstensoralso eher mit vier IndicesHerr oben Alphaunten WetterlandermüllwarChristoffeloben AlphaBeta nach lambdaals Christoffel abgeleitetminusein Produktvon Christoffel-SymbolAlphamühlein neuer Indexkammerhier oben auch ein KammerlanderBetaMinus diesen ganzen Salmonhaberlanddagegen Mühe ausgetauschtso ging der Krümmungstensorjetzt wird's lustig weilin den Christoffel-Symbolsteckt Ordnunghaardrinmal Ordnunghaarhier habe ich sofort Ordnung ?? Quadrat und kann das Produkt vergessenes bleibtdas einfache Christoffel-Symbolabgeleitetund dann noch ?? dagegen wie ausgetauschtabgezogendas Christoffel-Symbolableiten somit den Indices frostig seineinhalbWetterHaarirgendwie ableitenplusHaar irgendwie ableiten minus Haar irgendwie ableitenoben steht ein Alphaalsoda ein Alpha ?? brauche ich einander die nächste ?? des Alphaden Gammaihr steht dann also Komma vorneKomma vor dem KommaKomma hinter den Kommaübrig bleibt mir in meiner Formen also Komma MüheMühe vorneMüll vornedie Rolle des Menü wird jetzt durch das Beta gespielt also da kommt ein Wetter in dahin ein Wetter dahin ein Beta dahin ein Wetterje nach Wetter ableiten und dahin ein Wetter und das muss ich alles noch ?? Schande ableiten hinter dem Kommafolgt aus noch ein Lammer sodas war der erste Teiljetzt minusdann dagegen ?? vertauschenminus ein halbetwaAlphakammerLamm dagegen vertauschenKammerwetterbleibtaber hier neu zweiten Ableitung auch egal wann damit nur schwarz und zu mal so hinplusam dagegentauschen HaarlanderKommabetter mühlminusdagegen Mühe also HaarlanderWetterkammerMüllein halb bla minus ein halb bla die Reihenfolge der Ableitungensind der normale partielle Ableitungkeine kovariante AbleitungGewalt vergab Leitung ist egal die ersten beiden ?? sich wegund damit bleibt ein halbRitter AlphakammerdieserHaar Mühekammerabgeleitetnach BetalanderminusH Mühlwetterabgeleitet nach GammalanderminusHaarlanderKomma abgeleitet nach wetterbyminusminus plus H Lambda Wetter abgeleitet das ist unser KrümmungstensorPlus Ordnung von H Quadratsobstja nicht vergessen Ordnung von Haquadratunsere Christoffel-Symbolwaren ja auch nur bis zur Ortung von Quadrat und die hatten auch Ortung von Haquadratenaus dem Krümmungstensorkriege ich jetzt sofort den Ricci-TensorTeil sechs bestimmen den Ricci-Tensorder Ricci-Tensormit Indices und SchönwettermenüistKrümmungstensorkontrahiertAlpha oben Alpha untenWetterwiewir haben eine Formel für den Krümmungstensorein halbmuss ich eigentlich überall nur Landerdurch all versetzen ein halb hätte Alpha GammaGammaWetter alphaminusHBetaKommaAlpha minusdas aufrichtiges Vornhaar Alpha GammaWettermühllos?? AlphaBetaGammamüllplusThermezweiter Ordnungdem Ricci-Tensorendlich die Feldgleichungenim Vakuum hinschreibensiebterund letzter Schrittdie versuchen wir dann zu lösender Ricci-Tensor soll Null seinwill sagenInverse Minkowskimalte Klammermuss von zweiter Ordnung in H seinVetter um Alpha gamma?? KommaWetter Alpha minus haben die Beta Gamma AlphaVenushaaralphaKomma Beta Mühegriechische BuchstabensalatplusHaar Alpha Beta Gammamülldas muss von zweiter Ordnung in H seindassind die Feldgleichungenwären zwei FreiindicesMüll und Wetterund die buchstabieren Meinung durcherst mal beide als Zeitkoordinatenmüsst null und Wetter ist null ich hab mir die Gleichung Komma kopiert und setzt jetzt Wetter und mir gleich Nullmüsste null Beta ist null müssten Beta ist nullWetter ist nun gelöst null Beta ist null müsst nullinzwischen aber schon ?? die null irgendwas Einträge von H null Unterseite sogar noch mal weiter ab?? passiertdas entsprechendeich habe ein irgendwas null Eintragleite ihn nach X Kammer und dann nach der Zeit ab ihr hinten kommt nur rausH null null null ?? es bleibt also nur einer der Summen stehenund wir finden Kost Inversomavon GammaGäste jetzt abgeleitetnach T und noch mal nach T mal die zweite Ableitung alsovonH AlphaKommaist zweite Ordnung inden wer Semikolon ?? ist eine Konstantekann ich mit in die Ableitung ziehen aber da das ist die zweite Ableitung nach der Zeit vonetwa Alpha KommaHaar Alpha Kommajetzt wissen wir aberdass das was abgeleitet wird für Zeiten bis null gleich Null ist heißt null bis zum Zeitpunkt null?? wenn die zweite Ableitungimmer von der Ordnung H Quadrat istdiese Größe hier nicht entweichendie muss auch ständig von der Ordnung ?? Quarter bleiben also der inverse Minkowski komplett kontrahiert hier mit der Störungshaarist von der Ordnung ?? Quadrat für alle Zeiten und was sie jetzt stehtder inverse Minkowski bisher minus ein sechzig Quadratmeter salziges als Miss eins und sonst NullenH null nullist null das heißt der Eintrag links oben täglich zweiich bekomme hier einfachnull für den Alltag links obenminus H eins eins minus H zwei zwei Minushaardrei Treibhausalsoetwas wie die Spurvon dieser Matrixhaarund wissen schon was diese Spur zu bedeuten hat die hat was mit der Volumenänderungder Gitterzelle zu tun?? lernen also dass die Volumenänderungder Gitterzellepraktisch null ist sie ist von der Ordnung?? Quadratdas Volumen muss zumindest in den Jahren Ehrung erhalten sein ich hab nur vorwärts gefolgertaus deraus dem null null Eintragder Feldgleichungenfolgt folgt folgt und so weiterwenn ich natürlich diese Eigenschaft habedann kann ich auch zurück wieder nach oben Folge versichert keine Information verloren ?? aus meiner Feldgleichungdas war der Eintrag null nullin die Feldgleichungenjetzt gucken wir unseren Eintrag an bei dem Wetter gleich an Index eins zwei drei ist ein Raumindex ist und mir gleich Null istKomma den kopiertwas allgemeinfür jedesWetter und müdeaus den Feldgleichung folgt ?? setzen wir Beta gleich einem Raumindex J und Müll gleich nulleine null für das Mailwetter ist J eine null für das Wetter ist Jist J eine nur für das Menüohrund Wetter ist J und eine null für das MüllH null irgendwas ist null H null irgendwasmuss auch null stehenwas jetzt auf der linken Seite übrig bleibtwas ich etwas anders zusammenihr Leid sich nach der Zeit ab und nach der JNRaumkoordinatebeliebiger Reihenfolgeder minusichhab's mal so das ich erst nach der Raumkoordinateexakt ableitet und dann nach der Zeitableiteund den invers Minkowski nämlich noch rein also etwa AlphakammermalHaarhelferKommaplusdie Serie wird nach der Zeit abgeleitethätte ?? nämlich mit reinsteter Inter Alpha Kommadie Ableitung nach X Komma von H alphaJihr steht quasi die Spurvon H wir wissen schondie ist of von Haag vertratdamit ist diese Ableitung hier auch of von Haquadratund von dem Ausdruck der hier hinten nach der Zeit abgeleitet wird müssen wirdas N null ist bis zum Zeitpunkt null weil die H null sind bis zum Zeitpunkt nullalso wenn ich wieder daraus das was hier nach der Zeit abgeleitet worden ist ist für alle Zeiten von Ordnunghaquadrathier habe ich jetzt drei Gleichungen in das J ist ein frei wählbare Raumindexmännlicher gleich eins Welleträgt Hnull eins nichts beides nämlich nulleins eins H zwei einsdrei eins sind spannendet cetera liefert nur da ein Beitrag vor ?? vergleichen Komma ist und dann in unserem Fall also ein minus einsminus eins irgendwo davor ?? ich leite immer nach der Komponente ab die hier im Index steht als ich leite eins eins nach X ab zwei ?? Ynach Z das ist die klassische Divergenznicht das es einfach als Divergenz hin schreibe und damit meine X Koordinate nach X ableiten plus TheaterkoordinatorY plus DZ Koordinate nach Z minus plus egal die Divergenzder ersten Spalte von der Matrix Haar muss Ruf von Herr Quadratzahlversteht eventuell gleich eins es entsprechend bei zwei dreidie Divergenzvon der zweiten Spalte eins zwei diezwei zweidrei zwei muss von Haag vertraut sein und natürlichdie dritte Spalte genausoHaar eins drei Haar zwei dreidrei drei die Divergenz muss offener Quadratzahlwenn ich das weiß das sind drei Divergenzen offener Quadrat sind dann weiß ich natürlich auch wieder die Gleichung mittig oben gestartet bin ich aber so keine Promotion verloren?? ich zwischendurch vorgemerkt und was eingebaut von der null null Komponenteanschaulichdie Divergenzeines Vektorfeldsnull ist und wovon H Quadrat ist in diesem Fall dann hat das Vektorfeld keine Quellen keine Senken die Divergenzsagt etwas zur Quellendichtegespaltenund damit die Zeilen?? Matrix symmetrisch ist von Haarhaben keine Quellenund keine Senkenbis aufAnordnung von Haag vertrat natürlichdaraus basteln uns nachher das Gravitationswellentransversal sein müssenund nun kommen die ganzen raumartigenEinträgeder Index Beta soll ein Raumindexwertsein also nicht null sein und der Index Mühsal ein Raumindex K sein also nicht null seindies aus den Feldgleichung rausgekommenund wird sechzig Wetter gleich einem RaumindexJmöglich am ?? Index KSlotist KJ möglichst Kabelwetterist J möglichst Kbeim ersten so manchen kommt das vor wie die Divergenzdieses Alphaund dieses Komma die spielen zusammenich nehme die Sauce fehlte Koordinateund Pleite nach der sonstigen Koordinate abhier vorne habe ich also nun Beitraghofvon H Quadratbeim letzten so manchen passiert es entsprechendeAlpha undGamma spielen wieder zusammen wie bei der Divergenz eins nach eins ableiten zwei ?? zwei ?? drei ?? ableitenwir müssen seit ebendas gibt Ordnung vonA Quadratbeim dritten sogenannten Alpha Komma Alpha Gamma wird was gebildet wie die Spurdas wissen wir schon länger hier steht of von H Quadrat und es bleibt ein einziges Umland übrigalsoistWetter um Alpha KommamalHaarKJKomma Alphaabgeleitetgleichof von Haquadratund das wird jetzt gleich die WellengleichungPeter Alpha Kommawar auf der Diagonaleneinst sechzig von hundert minus eins minus eins minus eins und sonst nullich habe nur Beiträge für ein Vergleich Komma?? mit null an null null ich leite zweimal nach der Zeit ab und bekomme ein Faktor ein sechzig Quadratmeter vor eins Durchcequadratzweimal nach der Zeit abgeleitet?? KJund dann haben wir bitte eins eins zwei zwei drei drei eins eins zwei zwei drei drei ?? oder minus einzelnen also minuseine Summe in den LaufindexI gleich eins bis dreiund jetzt wird abgeleitet nach eins und nach einsacht zwei nach zwei hundert drei nach dreiimmer zweimal ableitenXdieund was abgeleitet wird ist HK Jund das ist die Wellengleichungals süchtig verwahrt zweite Ableitung nach der Zeit Minussummeüber die zweiten Raumableitungenegal welches Hacker J welchen Eintragvon H ich einsetzees muss immer U von Haquadrat auskommenalle EinträgeHacker Jerfüllen die Wellengleichungund zwar mit der AusbreitungsgeschwindigkeitC der Lichtgeschwindigkeitaber wie eben natürlich in linearer NäherungPunkt die neben ?? kommen nicht mehrdas heißt die Ausbreitungmit der Lichtgeschwindigkeitist eingebautin die allgemeine Relativitätstheoriebei Newton Komma sie mit List und Tücke dazu dichtenbei der newtonschen Schwerkraftaber sie ist nicht ?? Fisch trennenhier in der allgemeinen Relativitätstheorieist sie eingebautund natürlichwenn die Wellengleichung erfüllt istkann ich das Ganze rückwärts verfolgenauch hier habe ich keine Innovation verloren aus den Feldgleichungendamit kann man zusammenfassenwas denn jetzt alles aus den Feldgleichungen folgtoderbesser noch wozu die Äquivalenzsindes geht in beide Richtungenwerden die VolumenerhaltungFußnotebis auf Therme zweiter Ordnungwir hattendas es keine Quellenoder Senken gibtin den Spalten und in den Zahlen von Hbis auf zweite Ordnungund wir hatten die Wellengleichungmit der Lichtgeschwindigkeitin linearer Näherunges gibt noch eine interessante Folge aus dieser Eigenschaft das die Spalten und Zeilenals Vektorfelder keine Quellen und Senken haben nämlich das Gravitationswellentransversalsein müssenPunkt muss das mal anlongitudinaleWellenim Vergleich mit transversalenWellenbüchernAusbreitungsrichtungvorgebenfür beide ??und mir longitudinaleWellen anguckewährend die ?? der Name sagt längst der Ausbreitungsrichtungin Herr in Herrlängs der Ausbreitungsrichtungtransversalesind ?? senkrechtzur Ausbreitungsrichtungund jetzt guckt man einmal scharf hin was sie bei den Longitudinalwellenpassiertsieht man auchhier gibt es eine Senkevon ?? rechts bis was rein hier gibt es eine Quellees fließt nach links und rechts was rausdaskann bei Gravitationswellennicht seines müssen transversaleWellen seindas ist auch noch ein Unterschied zu Newtonwenn man bei Newton überhaupt die Lichtgeschwindigkeitrein bautdamit Gravitationswellenerlaubtdann hat man longitudinaleWellen es gibt bei Newton keinen Grund dass die quer schwingenaber in der allgemeinen Relativitätstheorieaber Transversalwellennicht hier Wellen aufzeichnenmuss ich etwas vorsichtig seinweil ich am Anfang ja vorausgesetzthabe das zunächstnichts Böses passieren soll in unserem RaumzeitgebietMalik Vorsichtwir habenvorausgesetztdas Haar gleich null istfür Zeiten bis nullalso kann ich nicht diese Situationhabendass sich unendlichausgedehnteWellen habesich mit Lichtgeschwindigkeitfortbewegendann hätte ich Erkundung auch für negative Zeitenbei mir muss das so aussehendass ich Wellenpaketehabe die sich mit Lichtgeschwindigkeitausbreitenerst habe ich ein Still beruhenden See immer im Raum Zeitgebietkeine Krümmung und dann kommt so ein Wellenpaket an und das ist ja genau das was man auch beobachtetbei Seikokeine dauerhaften Schwingungensondernpunktuelle Störungennatürlich lassen sich solche dauerhaften Schwingungen auch beschreibenaber dann muss ich mit meinen Koordinaten vorsichtiger seinund man kann sich noch die Schwingungsformenansehenwelche Muster entstehen denn dannich habe in der Matrix Hnur sechs Zahlenpro Raumzeitpunktin der ersten Spalte steht null in der ersten Zeile steht null nicht die DiagonaleX Y Z festgelegt habe wenn ich diese drei oberhalb der Diagonalenfestgelegt habe dann sind die drei unter der der uneingeschränktwiegende Symmetriewie diese sechs Zahlen festgelegt habe an jedem Raumzeitpunktdann habe ich ?? bestimmtsind also sechs Einträge gesuchtwir haben eine Bedingung fürs Volumen das soll sich nämlich nicht ändern und in Ernährungund wir haben drei Bedingungenaus der Divergenzbleibenzwei frei wählbare Einträgewas jetzt müssen entweder gerechnet istmüsst man ordentlich mal Begleichung aufschreiben und es dauerte Viertelstundezwei Einträge frei und so wird gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Polarisationdie man beliebigüberlagern kann?? typischerweise nimmt man diese beiden dich jetzt versuche aufzuzeichnenund weiß dann das man die beliebig mischen kann um ebene Wellen zu erzeugenmit gegebener Ausbreitungsrichtungich gucke mir eine ebene Welle an die mirihr so schräg entgegen kommtdieser Fallnach rechts vorne unten soll die Ausbreitungsrichtungseinwas sich hier ein Zeichnerrichtig verstehen als senkrecht zur Ausbreitungsrichtungerstmalsmein Raster an Uhrenungestörtdann könnte es etwas zu den Seiten auseinandergehenaber gleichzeitig muss es dann in der Höhezusammen gehen denn das Volumen muss erhalten bleibenso könnte das im nächsten Schritt aussehendann ist es wiederein ganz normaler Positionalles an Ort und Stelle und dannist das Spiel andersrumes wird höheraber dafür schmalerund dann ist er wiederin der Ausgangspositionso könnte mein Gitteran Uhren schwingensenkrecht zur Ausbreitungsrichtungdamit habe ich transversaliswenn es breit wird wird es flach wenn es hoch wird's wird es schmal damit ich die Volumenbedingungerfülltund die Ausbreitungsgeschwindigkeitdie Spinnaker mit der dieses Muster ist durchläuft durch den Raum muss die Lichtgeschwindigkeitseindas wird funktionierendas wäre eine Art von Gravitationswellenich kann noch eine andere Artbeliebig damit mischendie zweitüblichePolarisationdie man hin schreibtist die bei der dieses Gitter schräggezogen und gestaucht wird ?? wieder mitGrundstellungdes Gitters anLeerzeichen den hinteren zuerst voll jetzt wird's schwierigerdie Achse von links oben nach rechts unten möchte ich länger machen alsoder Punkt links oben wandert dahin der Punkt rechts unten wandertdahindie Achse von links unten nach rechts oben möchte ich kürzer machenVolumenbedingungdas Volumen soll sich nicht ändern das heißtdieser Punktzu ?? undder wandertso und der Rest muss sich jetztnett einfügenso könnte es aussehenalso mein Gitter wird querauseinandergezogenin die Einrichtungund gestaucht in die andere Richtungdanachgeht es wieder in die Hopositionzurückund nun ist das Spiel mit vertauschten Rollenzeichnersfindet den zentralen eindie Achse von linksunten nach rechts oben soll gedehnt werdenin dieser Form und die Achse von linksobennach rechts unten soll gestaucht werdenund dann ergibt sich der Rest von selbstdas Volumen sogleich bleibenund danachKinder wiederin die Ausgangspositiondas wäre eine zweite Art von Polarisationvon Gravitationswellendie beidendarf nach Herzenslust mischenfünfmal das eine sieben mal das anderedabei entstehen dann noch diverse andere lustige Bewegungen Komma die nicht mit richtigen Phasenversatz vielleicht sogar noch hießen sie es fassen gleich die können auch eine Phasenverschiebunghaben gegeneinanderund ich kann sowieso noch verschiedene Wellenlängen mischen sehr viele MöglichkeitensehrkomplizierteSchwingung zu erzeugenabschließendnoch mal zum Verständnisdie Uhren spüren keineKräftehier sieht das so aus als ob sich die Uhrenbewegenbeschleunigt werden müsste ?? was von merken Nein die Uhrensind freifahrendefrei schwebende Testpartikeldie spüren keine Kräftewenn man aberdiese Gitterkonstruktionbefestigen würdenicht richtig ein Stahlgerüstdaraus macheähnliche Streben einziehendann spüren die Uhrenkräftemöchten ja woanders hin Sie möchten dem Raum folgen sollte sicherheitshalber sogar sagendas können sie nicht mehrwenn ihr Stahlstrebensindalsowenn man Strebenanbringen würdedann würden die Figurentatsächlich Kräfte spürennatürlichwinzigesuper winzige Kräftedie Frage ob man die messen kannich Fans besser sich vorzustellendass ich nicht die Uhren bewegen sondern dass der Raum atmetdie Uhrensind da und bleiben da wo sie sindaber der Raum dazwischender Wert größeroder kleinerin diesem Koordinatensystemist der Raumin einem Koordinatensystemwird man die komplette Raumzeitbetrachten müssen