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平行移動


流形 M 上的平行移動的概念精確地表達了沿著可微曲線 V 平移向量場 V^' 的思想,以獲得一個新的向量場 V,該向量場與 M 平行。更精確地說,設 del 為具有仿射聯絡向量叢聯絡 c:I->M 的光滑流形,設 I 為從區間 MV_0 in T_(c(t_0))M 的可微曲線,並設 M 為在 c(t_0) 處與 t_0 in I 相切的向量,對於某些 V 。向量場 V_0 被稱為沿著 cV(t) 的平行移動,如果 t in IV(t_0)=V_0,則 V(t) 是一個向量場,對於該向量場 V_0

請注意,上述定義中使用限定詞“平行”指的是沿著曲線 c 的向量場 V 的平行移動 t in I 必然是協變常數,即 DV/dt 滿足

 (DV)/(dt)=0
(1)

對於所有 V,其中,del 表示與 I 相關的 t in I 的唯一協變導數。

微分幾何中的一個標準結果是,在上述假設下,平行移動是唯一的。

除了上述定義之外,一些文獻以更函式分析的方式定義平行移動。實際上,給定一個區間 V(t) 和一個點 V_0,沿著 c:I->MV_0 的平行移動 V(t) 無非是一個線性變換

 tau_t:T_(c(t_0))M->T_(c(t))M
(2)

c 對映到 t 。顯然,這種變換是可逆的,其逆變換簡單地由沿著 t_0 的反向部分從 tau_tdel 的平行移動給出。表示式 M 也具有額外的益處,因為儘管它是根據 V_1,...,V_n 上的仿射聯絡 c 內在地定義的,但它也提供了一種機制,透過該機制,人們可以根據曲線 c(0)=p 上的一組平行向量場 c^'(0)=X_p 恢復流形的仿射聯絡。特別地,如果 del _(X_p)Y=del _XY(p) 並且 del ,則

 del _(X_p)Y=lim_(h->0)(tau_h^(-1)Y_(c(h))-Y_p)/h
(3)

其中 Y_(c(h)):=Y(c(h)) 是由聯絡 del _(X_p)Y=del _XY(p) 給出的所需向量場,並且其中 Y_(c(h)):=Y(c(h))


另請參閱

協變導數, 流形, 平行向量, 向量場

本條目由 Christopher Stover 貢獻

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參考文獻

Do Carmo, M. Riemannian Geometry. Boston, MA: Birkhäuser, 1993.Spivak, M. A Comprehensive Introduction to Differential Geometry, Vol. 2, 3rd ed. Berkeley, CA: Publish or Perish Press, 1999.

請引用為

Stover, Christopher. "平行移動。" 來自 網路資源,由 Eric W. Weisstein 建立。 https://mathworld.tw/ParallelTransport.html

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