14 votos

Hay un conocido métrica con la que se produce una $1/r$ de la fuerza de la ley?

Un post en reddit me inspiró y otro factor que contribuye a preguntarse si no hay una métrica que produce un $1/r$ de la fuerza de la ley, o logarítmica potencial, al menos en la gran-$r$ límite (si no exactamente). Es cualquier métrica conocida? O es que hay una razón por la que no puede existir?

Yo normalmente mirada a 2+1D el espacio-tiempo, porque la de Newton, la fuerza gravitacional en 2D es $1/r$, pero que ha sido calculado y que no hay fuerza de gravedad alguna en 2+1D GR. El espacio-tiempo alrededor de un punto de masa es plana con un ángulo de defecto.

7voto

JRT Puntos 97

Supongo que usted quiere que su métrica a ser esférica de simetría y tienden asintóticamente plano espacio-tiempo. En el caso de que usted desea algo como:

$$ \mathrm ds^2 = -a(r)\mathrm dt^2 + \frac{\mathrm dr^2}{b(r)} + \mathrm d\Omega^2 $$

donde tanto $a(r)$ $b(r)$ tiene que tienden a una de las grandes $r$.

Un $1/r$ fuerza de ley va a exigir que el símbolo de Christoffel $\Gamma^r_{tt}$ es de aproximadamente $1/r$. Una rápida thrash de Mathematica más tarde y me sale:

$$ \Gamma^r_{tt} = -\tfrac{1}{2}b(r)~\frac{\mathrm da(r)}{\mathrm dr} $$

Como una comprobación rápida, para la métrica de Schwarzschild esperamos $\Gamma^r_{tt}$ es de aproximadamente $1/r^2$ a dar la ley del cuadrado inverso. Para esta métrica:

$$ a(r) = b(r) = 1-\frac{2GM}{c^2r} $$

Así:

$$ \Gamma^r_{tt} = -\left(1-\frac{2GM}{c^2r}\right)\frac{GM}{c^2r^2} $$

y en el límite de $r \rightarrow\infty$ obtenemos $\Gamma^r_{tt}\propto 1/r^2$ como esperamos. Hasta ahora tan bueno.

Así que usted sólo tiene que encontrar dos funciones $a(r)$$b(r)$, de forma que ambos tienden a la unidad en un gran $r$ y el:

$$ b(r)~\frac{\mathrm da(r)}{\mathrm dr} \approx \frac{1}{r}$$

para un gran $r$. Normalmente se debería mirar para funciones como $1+f(r)$ donde $f(r)$ se convierte en pequeño en un gran$r$$\mathrm df/\mathrm dr \propto 1/r$, pero que daría $f = \ln(r)$ y que no vaya a la unidad en un gran $r$. Sin duda nuestro más experimentado de los matemáticos pueden pensar inmediatamente en una solución, pero tengo que confesar que nada viene a la mente.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X