Кіріспе

Шварцшильд шешімі массивті, айналмайтын, шар формалы симметриялы нысанның әсері астындағы кеңістік-уақытты сипаттайды. Кейбіреулер оны Эйнштейннің өріс теңдеулерінің ең қарапайым және ең пайдалы шешімдерінің бірі деп есептейді.

Қосымшалар мен белгілер

1-ден 4-ке дейінгі координаттармен белгіленген координаталық диаграммада жұмыс істей отырып, біз метриканы ең жалпы түрінде (10 тәуелсіз компонент, олардың әрқайсысы 4 айнымалының тегіс функциясы) қарастырамыз. Шешім шар симметриялық, статикалық және вакуумдық деп есептеледі. Осы мақаладағы мақсатымыз үшін, бұл болжамдарды келесідей тұжырымдауға болады (нақты анықтамалар үшін тиісті сілтемелерге қараңыз): Шар симметриялық кеңістік-уақыт – бұл айналуларға және көріністің айналық бейнесіне қатысты инвариантты. Статикалық кеңістік-уақыт – бұл барлық метрикалық компоненттер уақыт координатына тәуелсіз (яғни ) және кеңістік-уақыттың геометриясы уақыттың кері өтуіне қатысты өзгермейді. Вакуумдық шешім – бұл Эйнштейннің өріс теңдеулерін (космологиялық тұрақты нөлге тең болғанда) қанағаттандырады, бұл келісімшартты қолданғанда екенін білдіреді. Метрикалық қолтаңба (+,+,+,−) қолданылады.

Кристофел символдарын есептеу

Жоғарыда көрсетілген метриканы қолданып, Кристофель символдары табылады, мұндағы индекстер – . белгісі функцияның толық туындысын білдіреді.

Статикалық болжамнан бас тарту Бирхофф теоремасы

Шварцшильд метрикасын шығару кезінде метрика вакуумдік, сфералық симметриялы және статикалық деп есептелді. Статикалық есептеу қажет емес, себебі Бирхофф теоремасы Эйнштейннің өріс теңдеулерінің кез келген сфералық симметриялық вакуумдық шешімі тұрақты екенін көрсетеді; Шварцшильд шешімі осыдан туындайды. Бирхофф теоремасының салдары ретінде, сфералық симметриясын сақтайтын кез келген пульсациялық жұлдыз гравитациялық толқындарды тудырмайды, өйткені жұлдыздың сыртындағы аймақ статикалық болып қалады.