Einsteinsche Mannigfaltigkeit

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Die Einsteinsche Mannigfaltigkeit oder Einsteinmannigfaltigkeit ist ein Begriff aus dem mathematischen Teilgebiet der Differentialgeometrie sowie aus der allgemeinen Relativitätstheorie. Es handelt sich um einen Spezialfall einer (pseudo-)riemannschen Mannigfaltigkeit und wurde nach dem Physiker Albert Einstein benannt.

Definition

Eine pseudo-riemannsche Mannigfaltigkeit (M,g) heißt Einsteinmannigfaltigkeit, falls eine reelle Konstante λ existiert, so dass

Ricp(X,Y)=λgp(X,Y)

gilt. Dabei ist Ricp der (0,2)-Ricci-Tensor und X,Y∈TpM für jedes p∈M. Die pseudo-riemannsche Metrik g heißt unter diesen Gegebenheiten Einsteinmetrik.

Eigenschaften

  • Einsteinsche Mannigfaltigkeiten sind nur für Dimensionen n≥4 von eigenständigem Interesse, da sie für n=2 und n=3 mit den Räumen mit konstanter Skalarkrümmung beziehungsweise konstanter Schnittkrümmung zusammenfallen.
  • Sei n≥3. Dann ist eine n-dimensionale pseudo-riemannsche Mannigfaltigkeit einsteinsch genau dann, wenn für jedes p∈M eine Konstante λp (in Abhängigkeit von p) existiert, so dass
Ricp(X,Y)=λpgp(X,Y)
gilt. Im Unterschied zur Definition ist hier λ vom Punkt der Mannigfaltigkeit abhängig.
  • Das kartesische Produkt zweier Einsteinmannigfaltigkeiten, welche beide die gleiche Konstante λ haben, ist wieder eine Einsteinmannigfaltigkeit mit Konstante λ.
Ricp(X,Y)−12gp(X,Y)sp+gp(X,Y)Λ=0
mit der kosmologischen Konstante Λ und der Skalarkrümmung sp ist. Durch Spurbildung in der Gleichung Ricp(X,Y)=λgp(X,Y) erhält man
sp=nλ,
dabei bezeichnet n die Dimension der Mannigfaltigkeit.

Literatur

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