Boyer-Lindquist时空及更一般情形:超材料类比
广义相对论与量子宇宙学
2024-04-02 v3
摘要
类比时空(尤其是超材料类比时空)有着漫长、多样而复杂的历史。以往许多相关工作聚焦于球对称模型;然而轴对称对于模拟旋转系统更具相关性。众所周知,在非常温和的技术条件下,物理上合理的稳态轴对称时空可化为Boyer–Lindquist形式。遗憾的是,以Boyer–Lindquist形式给出的度规并不适应我们在先前“定制类比时空”文章中发展的“准笛卡尔”分析。本文中,我们首先具体关注以Boyer–Lindquist形式给出的各种时空度规,随后确定实验室环境中一组合适的等效超材料磁化率张量。接着我们转向分析一般时空,甚至不必是稳态的,同样确定一组合适的等效超材料磁化率张量。或许令人惊讶的是,我们发现著名的ADM形式体系并不特别有用,反而是对偶的“穿线”(受Kaluza–Klein启发的)形式体系给出了更易处理的结果。虽然背景实验室度规(为数学简洁与物理合理性)总取为Riemann平坦,但我们允许平坦背景时空上的任意曲线坐标系。最后,为完整起见,我们重新考虑球对称时空,但采用一般球极坐标而非准笛卡尔坐标。总之,本文提供了一套通用计算工具,可容易地通过调整一般(背景平坦)实验室环境中的非平凡磁化率张量来模拟各种有趣(弯曲)时空。
引用
@article{arxiv.1802.09807,
title = {Boyer-Lindquist space-times and beyond: Meta-material analogues},
author = {Sebastian Schuster and Matt Visser},
journal= {arXiv preprint arXiv:1802.09807},
year = {2024}
}
备注
V1: 18 pages. V2: Now 19 pages; two references added; minor rephrasing for clarity. V3: Now 18 pages, reformatted, significant additions and clarifications. (This version essentially identical to the published article.)