物理代写|广义相对论代写General relativity代考|The Kerr-Newmann Solution from the Reissner-Nordström Solution

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广义相对论是阿尔伯特-爱因斯坦在1907至1915年间提出的引力理论。广义相对论说,观察到的质量之间的引力效应是由它们对时空的扭曲造成的。

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物理代写|广义相对论代写General relativity代考|The Kerr-Newmann Solution from the Reissner-Nordström Solution

The Kerr-Newmann black hole solution can be derived from the Reissner-Nordström solution by applying a complex coordinate transformation as suggested by Newman and Janis on null tetrad given in Eq. (10.6). For this method, one will have to use the contravariant components of the advanced Eddington-Finkelstein form of the Reissner-Nordström metric.
The Reissner-Nordström line element in Eddington-Finkelstein coordinate is
$$
d s^2=\left(1-\frac{2 m r-e^2}{r^2}\right) d u^2+2 d u d r-r^2\left(d \theta^2+\sin ^2 \theta d \phi^2\right) .
$$
Now this metric can be expressed in terms of complex null tetrad,
$$
\begin{aligned}
l^\alpha & =\delta_r^\alpha=\frac{\partial}{\partial r}, \
n^\alpha & =\left[\delta_u^\alpha-\frac{1}{2} f(r) \delta_r^\alpha\right]=\left[\frac{\partial}{\partial u}-\frac{1}{2}\left(1-\frac{2 m r-e^2}{r^2}\right) \frac{\partial}{\partial r}\right], \
m^\alpha & =\frac{1}{\sqrt{2} r}\left[\delta_\theta^\alpha+\frac{i}{\sin \theta} \delta_\phi^\alpha\right]=\frac{1}{\sqrt{2} r}\left[\frac{\partial}{\partial \theta}+\frac{i}{\sin \theta} \frac{\partial}{\partial \phi}\right], \
\bar{m}^\alpha & =\frac{1}{\sqrt{2} r}\left[\delta_\theta^\alpha-\frac{i}{\sin \theta} \delta_\phi^\alpha\right]=\frac{1}{\sqrt{2} r}\left[\frac{\partial}{\partial \theta}-\frac{i}{\sin \theta} \frac{\partial}{\partial \phi}\right] .
\end{aligned}
$$

Following Newman and Janis method, we first complexify the null coordinate system by permitting $u$ and $r$ to assume values in complex space. Now, the function $f(r)$ can be endorsed to a function $F(r, \bar{r})$, which is complex and reduces to $f(r)$ on the real slice. Let the radial coordinate $r$ be replaced by its complex conjugate $\bar{r}$, and the tetrad be rewritten in the form
$$
\begin{aligned}
l^\alpha & =\frac{\partial}{\partial r} \
n^\alpha & =\left[\frac{\partial}{\partial u}-\frac{1}{2}\left(1-\frac{m}{r}-\frac{m}{\bar{r}}+\frac{e^2}{r \bar{r}}\right) \frac{\partial}{\partial r}\right], \
m^\alpha & =\frac{1}{\sqrt{2} \bar{r}}\left[\frac{\partial}{\partial \theta}+\frac{i}{\sin \theta} \frac{\partial}{\partial \phi}\right], \
\bar{m}^\alpha & =\frac{1}{\sqrt{2} r}\left[\frac{\partial}{\partial \theta}-\frac{i}{\sin \theta} \frac{\partial}{\partial \phi}\right] .
\end{aligned}
$$

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|Different Forms of Kerr Solution

(i) Eddington-Finkelstein form of Kerr solution
In the study of black hole geometry, a pair of coordinate systems are used that are adapted to radial null geodesics. These new coordinates are known as Eddington-Finkelstein coordinates in which outward (inward) traveling radial light rays define the surfaces of constant time. The most important advantage of this coordinate system is that the singularity in the Schwarzschild metric will disappear. Here, Eddington-Finkelstein form of Kerr solution can be obtained by using $d t=$ $d u+f(r)^{-1} d r$ as
$$
\begin{aligned}
d s^2= & \left(1-\frac{2 m r}{R^2}\right) d u^2+2 d u d r+\frac{4 m r a \sin ^2 \theta}{R^2} d u d \phi-2 a \sin ^2 \theta d r d \phi \
& -R^2 d \theta^2+\frac{\sin ^2 \theta}{R^2}\left{\triangle a^2 \sin ^2 \theta-\left(a^2+r^2\right)^2\right} d \phi^2 .
\end{aligned}
$$
(ii) Boyer-Lindquist form of Kerr solution
Boyer-Lindquist coordinates are most extensive studies in literature. Boyer-Lindquist form of Kerr solution is marginally dissimilar but entirely comparable with the same metric form which can be comprehended from Kerr’s original advanced Eddington-Finkelstein configuration. The above Eddington-Finkelstein Kerr metric (10.12) is expressed in $(t, r, \theta, \Phi)$ coordinates by using the following transformations:
$$
\begin{aligned}
d t & =d u+\frac{r^2+a^2}{\triangle} d r, d \Phi=d \phi+\frac{a}{\triangle} d r \
d s^2 & =\frac{\triangle}{R^2}\left(d t-a \sin ^2 \theta d \Phi\right)^2-\frac{\sin ^2 \theta}{R^2}\left[\left(r^2+a^2\right) d \Phi-a d t\right]^2-\frac{R^2}{\triangle} d r^2-R^2 d \theta^2
\end{aligned}
$$

Note that
$$
\Delta=r^2+a^2-2 m r+e^2 \text { or } \Delta=r^2+a^2-2 m r
$$
for charged or uncharged case, respectively, with $R^2=r^2+a^2 \cos ^2 \theta$.
These Boyer-Lindquist coordinates are interesting as this form minimizes the number of off-diagonal components of the metric. Here, the only off-diagonal component of the metric is $g_{I \Phi}$.
One can easily check when $a \rightarrow 0$, the above metric reduces to Schwarzschild solution or Reissner-Nordström solution $\left(\triangle \rightarrow r^2-2 m r\right.$ or $r^2-2 m r+e^2$ and $\left.R^2=r^2\right)$.

广义相对论代考

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|The Kerr-Newmann Solution from the Reissner-Nordström Solution

Kerr-Newmann 黑洞解可以从 Reissner-Nordström 解导出,方法是按照 Newman 和Janis 对等式 1 中 给出的零四分体的建议应用复数坐标变换。(10.6)。对于这种方法,必须使用 Reissner-Nordström 度量 的高级 Eddington-Finkelstein 形式的逆变分量。
Eddington-Finkelstein 坐标中的 Reissner-Nordström 线元为
$$
d s^2=\left(1-\frac{2 m r-e^2}{r^2}\right) d u^2+2 d u d r-r^2\left(d \theta^2+\sin ^2 \theta d \phi^2\right)
$$
现在这个度量可以用复杂的零四分体来表示,
$$
l^\alpha=\delta_r^\alpha=\frac{\partial}{\partial r}, n^\alpha=\left[\delta_u^\alpha-\frac{1}{2} f(r) \delta_r^\alpha\right]=\left[\frac{\partial}{\partial u}-\frac{1}{2}\left(1-\frac{2 m r-e^2}{r^2}\right) \frac{\partial}{\partial r}\right], m^\alpha=\frac{1}{\sqrt{2} r}
$$
按照 Newman 和Janis 方法,我们首先通过允许 $u$ 和 $r$ 在复杂空间中假设值。现在,函数 $f(r)$ 可以背书到 一个函数 $F(r, \bar{r})$ ,这是复杂的,减少到 $f(r)$ 在真正的切片上。让径向坐标 $r$ 被其复共轭取代 $\bar{r}$ ,并且四 分体被重写为
$$
l^\alpha=\frac{\partial}{\partial r} n^\alpha=\left[\frac{\partial}{\partial u}-\frac{1}{2}\left(1-\frac{m}{r}-\frac{m}{\bar{r}}+\frac{e^2}{r \bar{r}}\right) \frac{\partial}{\partial r}\right], m^\alpha=\frac{1}{\sqrt{2} \bar{r}}\left[\frac{\partial}{\partial \theta}+\frac{i}{\sin \theta} \frac{\partial}{\partial \phi}\right], \bar{m}
$$

物理代写|广义相对论代写General relativity代考|Different Forms of Kerr Solution

(i) Kerr 解的 Eddington-Finkelstein 形式
在黑洞几何学的研究中,使用了一对适用于径向零测地线的坐标系。这些新坐标被称为 EddingtonFinkelstein 坐标,其中向外 (向内) 传播的径向光线定义了恒定时间的表面。该坐标系最重要的优点是 史瓦西度规中的奇点将消失。这里,可以通过使用获得 Eddington-Finkelstein 形式的 Kerr 解 $d t=$ $d u+f(r)^{-1} d r$ 作为
(ii) 克尔解的 Boyer-Lindquist 形式
Boyer-Lindquist 坐标是文献中研究最广泛的。克尔解的 Boyer-Lindquist 形式略有不同,但与可以从 Kerr 的原始高级 Eddington-Finkelstein 配置中理解的相同度量形式完全可比。上面的 EddingtonFinkelstein Kerr 度量 (10.12) 表示为 $(t, r, \theta, \Phi)$ 通过使用以下转换坐标:
$$
d t=d u+\frac{r^2+a^2}{\triangle} d r, d \Phi=d \phi+\frac{a}{\triangle} d r d s^2 \quad=\frac{\triangle}{R^2}\left(d t-a \sin ^2 \theta d \Phi\right)^2-\frac{\sin ^2 \theta}{R^2}\left[\left(r^2+a^2\right)\right.
$$
注意
$$
\Delta=r^2+a^2-2 m r+e^2 \text { or } \Delta=r^2+a^2-2 m r
$$
对于带电或不带电的情况,分别与 $R^2=r^2+a^2 \cos ^2 \theta$.
这些 Boyer-Lindquist 坐标很有趣,因为这种形式最大限度地减少了度量的非对角线分量的数量。在这 里,度量的唯一非对角线分量是 $g_{I \Phi}$.
人们可以很容易地检查何时 $a \rightarrow 0$ ,上述度量简化为 Schwarzschild 解或 Reissner-Nordström 解 $\left(\triangle \rightarrow r^2-2 m r\right.$ 或者 $r^2-2 m r+e^2$ 和 $\left.R^2=r^2\right)$.

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。

有限元方法代写

有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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