Sabablilik shartlari - Causality conditions

Tadqiqotda Lorentsiya kollektori kosmik vaqtlar ning ierarxiyasi mavjud nedensellik shartlari bu kabi manifoldlarning global tuzilishi haqidagi matematik teoremalarni isbotlashda muhim ahamiyatga ega. Ushbu shartlar 1970-yillarning oxirlarida to'plangan.^[1]

Bo'sh vaqtdagi sabablar holati qanchalik zaif bo'lsa, shuncha ko'p jismoniy bo'lmagan bo'sh vaqt. Dam olish vaqti bilan yopiq vaqtga o'xshash egri chiziqlar Masalan, talqin qilishda jiddiy qiyinchiliklar mavjud. Ga qarang bobo paradoks.

Har qanday jismoniy bo'sh vaqt eng kuchli nedensellik shartini qondirishiga ishonish oqilona: global giperboliklik. Bunday kosmik vaqtlar uchun tenglamalar umumiy nisbiylik sifatida joylashtirilishi mumkin boshlang'ich qiymat muammosi a Koshi yuzasi.

Ierarxiya

Sabablilik shartlari iyerarxiyasi mavjud bo'lib, ularning har biri avvalgisidan qat'iyan kuchliroqdir. Bunga ba'zan sabab narvon. Zaifdan kuchliroq bo'lgan shartlar:

• Umuman yomon emas
• Xronologik
• Sabab
• Farqlash
• Kuchli sabab
• Barqaror sabab
• Sababi uzluksiz
• Sababi oddiy
• Global miqyosda giperbolik

Ushbu sababiylik shartlarining ta'riflari berilgan Lorentsiya kollektori ${ displaystyle (M, g)}$. Ikki yoki undan ko'pi berilgan joyda ular tengdir.

Notation:

• ${ displaystyle p ll q}$ belgisini bildiradi xronologik munosabat.
• ${ displaystyle p prec q}$ belgisini bildiradi sababiy munosabat.

(Qarang sabab tuzilishi ning ta'riflari uchun ${ displaystyle , I ^ {+} (x)}$, ${ displaystyle , I ^ {-} (x)}$ va ${ displaystyle , J ^ {+} (x)}$, ${ displaystyle , J ^ {-} (x)}$.)

Umuman yomon emas

• Ba'zi fikrlar uchun ${ displaystyle p in M}$ bizda ... bor ${ displaystyle p not ll p}$.

Xronologik

• Yopiq xronologik (vaqtga o'xshash) egri chiziqlar mavjud emas.
• The xronologik munosabat bu qaytarilmas: ${ displaystyle p not ll p}$ Barcha uchun ${ displaystyle p in M}$.

Sabab

• Yopiq nedensel (kosmik bo'lmagan) egri chiziqlar mavjud emas.
• Agar ikkalasi ham bo'lsa ${ displaystyle p prec q}$ va ${ displaystyle q prec p}$ keyin ${ displaystyle p = q}$

Farqlash

O'tmishni farqlash

• Ikki nuqta ${ displaystyle p, q in M}$ bir xil xronologik o'tmishni baham ko'rgan narsa bir xil:

${ displaystyle I ^ {-} (p) = I ^ {-} (q) p = q} ni anglatadi$

• Har qanday mahalla uchun ${ displaystyle U}$ ning ${ displaystyle p in M}$ u erda mahalla mavjud ${ displaystyle V subset U, p in V}$ Shunday qilib, o'tmishga yo'naltirilgan bo'shliqqa o'xshash egri chiziq ${ displaystyle p}$ kesishadi ${ displaystyle V}$ bir martadan ko'proq.

Kelajakni ajratib turadi

• Ikki nuqta ${ displaystyle p, q in M}$ Xuddi shu xronologik kelajakni baham ko'radigan narsa bir xil:

${ displaystyle I ^ {+} (p) = I ^ {+} (q) p = q} ni anglatadi$

• Har qanday mahalla uchun ${ displaystyle U}$ ning ${ displaystyle p in M}$ u erda mahalla mavjud ${ displaystyle V subset U, p in V}$ Shunday qilib kelajakka yo'naltirilgan kosmik bo'lmagan egri chiziq ${ displaystyle p}$ kesishadi ${ displaystyle V}$ bir martadan ko'proq.

Kuchli sabab

• Har qanday mahalla uchun ${ displaystyle U}$ ning ${ displaystyle p in M}$ u erda mahalla mavjud ${ displaystyle V subset U, p in V}$ shunday qilib vaqt o'tadigan egri chiziq mavjud emas ${ displaystyle V}$ bir martadan ko'proq.
• Har qanday mahalla uchun ${ displaystyle U}$ ning ${ displaystyle p in M}$ u erda mahalla mavjud ${ displaystyle V subset U, p in V}$ shu kabi ${ displaystyle V}$ sababli ravishda konveksdir ${ displaystyle M}$ (va shunday qilib ${ displaystyle U}$).
• The Aleksandrov topologiyasi ko'p qirrali topologiyaga rozi.

Barqaror sabab

Yuqorida tavsiflangan har qanday zaifroq nedensellik shartlarini qondiradigan manifold buni bajarmasligi mumkin, agar metrikaga kichkina bo'lsa bezovtalanish. Agar bo'sh vaqt yopiq bo'lishi mumkin bo'lmasa, barqaror sabab bo'ladi sabab egri chiziqlari metrikaning o'zboshimchalik bilan kichik xavotirlari bilan. Stiven Xoking ko'rsatdi^[2] bu quyidagilarga teng:

• Mavjud a global vaqt funktsiyasi kuni ${ displaystyle M}$. Bu skalar maydon ${ displaystyle t}$ kuni ${ displaystyle M}$ kimning gradient ${ displaystyle nabla ^ {a} t}$ hamma joyda vaqtga o'xshash va kelajakka yo'naltirilgan. Bu global vaqt funktsiyasi bizga kosmos vaqtining har bir nuqtasi uchun kelajak va o'tmishni farqlashning barqaror usulini beradi (va shuning uchun bizda hech qanday sabab buzilishi yo'q).

Global miqyosda giperbolik

• ${ displaystyle , M}$ bu qat'iy sabab va har bir to'plam ${ displaystyle J ^ {+} (x) cap J ^ {-} (y)}$ (ochkolar uchun ${ displaystyle x, y in M}$) ixcham.

Robert Geroch ko'rsatdi^[3] bo'sh vaqt global miqyosda giperbolik ekanligi agar va faqat agar mavjud a Koshi yuzasi uchun ${ displaystyle M}$. Bu shuni anglatadiki:

• ${ displaystyle M}$ topologik jihatdan tengdir ${ displaystyle mathbb {R} times ! , S}$ kimdir uchun Koshi yuzasi ${ displaystyle S}$ (Bu yerda ${ displaystyle mathbb {R}}$ belgisini bildiradi haqiqiy chiziq ).

Shuningdek qarang

• Bo'sh vaqt
• Lorentsiya kollektori
• Sabab tuzilishi
• Global miqyosda giperbolik manifold
• Vaqtga o'xshash egri chiziq

Adabiyotlar

• S.W. Xoking, G.F.R. Ellis (1973). Fazo-vaqtning katta miqyosdagi tuzilishi. Kembrij: Kembrij universiteti matbuoti. ISBN  0-521-20016-4.
• S.W. Xoking, V. Isroil (1979). Umumiy nisbiylik, Eynshteynning yuz yillik tadqiqotlari. Kembrij universiteti matbuoti. ISBN  0-521-22285-0.