广义相对论中的动量：局域守恒律与准局域守恒律

我们在不依赖任何时空对称性的情况下，为有限空间体积内的物质和引力场构建了广义相对论的线动量和角动量守恒律。这项工作建立在我们之前构建具有相同特征的广义相对论能量守恒律的基础之上。我们的方法采用了 Brown 和 York 的物质与引力场准局域应力 - 能量 - 动量张量，以及先前工作中引入的刚性准局域参考系 (RQF) 概念。RQF 方法允许我们在通用时空中构建边界刚性（其形状和大小不随时间变化）的参考系，并且具有与我们在牛顿力学中熟悉的加速和翻滚刚性参考系完全相同的六个任意时间依赖自由度。这些 RQF 进而产生了物质和引力场有限系统的六个动量分量（三个线动量和三个角动量）的完全通用守恒律。我们详细比较了这种构建守恒律的准局域 RQF 方法与基于时空对称性的常规局域方法，并讨论了后者的不足之处。这些 RQF 守恒律导致了对物理学更深刻的理解，表现为引力能量和动量通量的简单、精确且可操作的定义，这反过来首次揭示了在各种物理现象（包括一个简单的下落苹果）中发生的引力能量和动量转移的确切、详细机制。作为一个具体例子，我们推导了广义相对论版本的阿基米德定律，并将其应用于理解 Reissner-Nordstrom 黑洞背景下的静电重量和浮力。