Иллюстрированный самоучитель по Maple 6/7

Пакет для работы с тензорами tensor

Этот пакет впервые появился в реализации Maple V R5. Он дает средства для работы с тензорами и вычислениями, используемыми в общей теории относительности. В нем использован специальный тип данных tensor_type в виде таблиц с двумя полями: компонентов и характеристик индексов.

Поле компонентов – массив с размерностью, эквивалентной рангу объекта. Поле характеристик индексов задается списком чисел 1 и -1. При этом 1 на i-й позиции означает, что соответствующий индекс контрвариантный, а -1 – что он ковариантный.

Процедура tensor_type возвращает логическое значение true, если ее первый аргумент удовлетворяет свойствам тензора, и false, если он этому свойству не удовлетворяет.

Каждому тензору соответствуют еще две таблицы.

Таблица коэффициентов вращения задает коэффициенты вращения Ньюмена-Пенроуза, которые вычисляются функцией tensor[npspin] и индексируются именами греческих букв alpha, beta, gamma, epsilon и т. д. Другая таблица (компонент кривизны) содержит компоненты кривизны Ньюмена-Пенроуза.

Они представлены тремя полями: полем Phi в виде массива размерности (0..2.0..2) с компонентами Риччи, поле Psi с массивом размерности (0..4) с компонентами Вейля и полем R со скаляром Риччи.

Объявление:

> with(tensor);

[Christoffel1, Christoffel2, Einstein, Jacobian, Killing_eqns, LevijCivita, Lie_diff,
 Ricci, Ricciscalar, Riemann, RiemannF, Weyl, act, antisymmetrize, change_basis, commutator,
compare, conj, connexF, contract, convertNP, cov_diff,
create,dlmetric, d2metric, directional_diff, displayGR, display_allGR,
 dual, entermetric, exteriorjiiff, exterior_prod, frame,
 geodesic_eqns, get_char, get_compts, get_rank, init, invars, invert,
 lin_com, lower, npcurve, npspin, partial_diff, permute_indices, petrov, prod,
 raise, symmetrize, tensorsGR, transform}

Дает доступ к следующим функциям пакета:

  • Christoffel1 – вычисление символов Кристоффеля первого рода;
  • Christoffel2 – вычисление символов Кристоффеля второго рода;
  • Einstein – возвращение тензора Эйнштейна;
  • display_alJGR – описывает ненулевые компоненты всех тензоров и параметров, вычисленных командой tensorsGR (общая теория относительности);
  • displayGR – описывает ненулевые компоненты конкретного тензора (общая теория относительности);
  • Jacobian – Якобиан преобразования координат;
  • Killng_eqns – вычисление компонентов для уравнений Киллинга (имеет отношение к симметриям пространства);
  • LeviCivita – вычисление ковариантных и контрвариантных псевдотензоров Леви-Чивита;
  • Lie_diff – вычисляет производную Ли тензора по отношению к контравариантному векторному полю;
  • Ricci – тензор Риччи;
  • Ricciscalar – скаляр Риччи;
  • Riemann – тензор Римана;
  • RiemannF – тензор кривизны Римана в жесткой системе отсчета;
  • tensorsGR – вычисляет тензор кривизны в данной системе координат (общая теория относительности);
  • Weyl – тензор Вейля;
  • act – применяет операции к элементам тензора, таблицам вращений или кривизны;
  • antisymmetrize – антисимметризация тензора по любым индексам;
  • change_basis – преобразование системы координат;
  • commutator – коммутатор двух контравариантных векторных полей;
  • compare – сравнивает два тензора, таблицы вращений или кривизны;
  • conj – комплексное сопряжение;
  • connexF – вычисляет связующие коэффициенты для жесткой системы координат;
  • contract – свертка тензора по парам индексов;
  • convertNP – преобразует связующие коэффициенты или тензор Римана к формализму Ньюмена-Пенроуза;
  • cov_diff – ковариантное дифференцирование;
  • create – создает тензорный объект;
  • d1metric – первая частная производная метрики;
  • d2metric – вторая частная производная метрики;
  • directional_diff – производная по направлению;
  • dual – осуществляет дуальную операцию над индексами тензора;
  • entermetric – обеспечивает ввод пользователем координатных переменных и ковариантных компонент метрического тензора;
  • externor_diff– внешнее дифференцирование полностью антисимметричного ковариантного тензора;
  • exterior_prod – внешнее произведение двух ковариантных антисимметричных тензоров;
  • frame – задает систему координат, которая приводит метрические компоненты к диагональной сигнатурной матрице (с положительными или отрицательными единицами);
  • geodesic_eqns – уравнение Эйлера-Лагранжа для геодезических кривых;
  • get_char – возвращает признак (ковариантный/контравариантный) объекта;
  • getcompts – возвращает компоненты объекта;
  • get_rank – возвращает ранг объекта;
  • invars – инварианты тензора кривизны Римана (общая теория относительности);
  • invert – обращение тензора второго ранга;
  • lincom – линейная комбинация тензорных объектов;
  • lower – опускает индексы;
  • npcurve – компонента кривизны Ньюмена-Пенроуза в формализме Дебевера (общая теория относительности);
  • npspin – компонент вращения Ньюмена-Пенроуза в формализме Дебевера (общая теория относительности);
  • partial_diff – частная производная тензора;
  • permute_indices – перестановка индексов;
  • petrov – классификация Петрова тензора Вейля;
  • prod – внутреннее и внешнее тензорные произведения;
  • raise – поднятие индекса;
  • symmetrize – симметризация тензора по любым индексам;
  • transform – преобразование системы координат.

Примеры применения этого пакета можно найти в справочной базе данных системы. Пакет представляет интерес для физиков-теоретиков, работающих в области общей теории относительности и ее приложений. Для них (но не для большинства пользователей) приведенные данные полезны и понятны.

Если Вы заметили ошибку, выделите, пожалуйста, необходимый текст и нажмите CTRL + Enter, чтобы сообщить об этом редактору.