Jaki jest sens fizyczny współrzędnych kowariantnych i kontrawariantnych?

Pytanie

Pyta Kamil

Jaki jest sens fizyczny współrzędnych kowariantnych i kontrawariantnych? Często pojawiają się one w literaturze, np. przy tensorze pola elektromagnetycznego, czy przy tensorach metrycznych; która z tych współrzędnych jest tą „rzeczywistą”?

Odpowiedź

Odpowiada Andrzej Okołów

Pola tensorowe, zarówno te kowariantne jak i kontrawariantne (czy, najogólniej, $p$-krotnie kontrawariantne i $q$-krotnie kowariantne) mogą służyć do opisu przeróżnych pól fizycznych i dlatego pytanie o sens fizyczny pól tensorowych czy ich składowych (współrzędnych) jest zbyt ogólne, aby można było na nie rozsądnie odpowiedzieć.

Odnośnie pytania o „rzeczywistość”: gdy na danej (czaso)przestrzeni określona jest metryka i dane pole fizyczne jest opisane za pomocą pola tensorowego $T$ $p$-krotnie kontrawariantnego i $q$-krotnie kowariantnego, to może być ono równie dobrze opisane za pomocą pola tensorowego $T’$ $p’$-krotnie kontrawariantnego i $q’$-krotnie kowariantnego pod warunkiem, że $p+q=p’+q’$ — oba pola tensorowe zawierają tę samą informację o polu fizycznym. Dlatego też nie ma za bardzo podstaw do wyrokowania, że jedno pole tensorowe jest bardziej „rzeczywiste” od drugiego. Można by nawet powiedzieć, że rzeczywiste jest tu pole fizyczne, a pola tensorowe $T$ i $T’$ to alternatywne sposoby opisu rzeczywistego pola fizycznego.