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因 果 性
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2025-12-06 16:13
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因 果 性
7.9 因 果 性 与平直闵氏时空不同,弯曲时空中的因果性要复杂得多。我们暂时假设时空背景是固定的,而只讨论其中物质随时间的变化,以及伴随着的因果性。由等效原理,时空局部是平直的,因此没有任何信号的传播可以超过光速.因果曲线指的是在曲线上任何事件点曲线都是类时或者类光的。给定时空流形的子集 $S \in M$ ,定义 $S$ 的因果未来 $J^{+}(S)$ 是从 $S$ 出发指向未来的因果曲线能够达到的所有时空点的集合。而定义 $S$ 的编时(chronological)未来 $I^{+}(S)$ 是 $J^{+}(S)$ 中通过类时曲线与 $S$ 相连的时空点的集合。显然,$I^{+}(S)$ 是 $J^{+}(S)$ 的一个子集,这也意味着 $J^{+}(S)$ 中不属于 $I^{+}(S)$ 的时空点与 $S$通过类光曲线相连。 $S \in M$ 称为非编时(achronal)的,如果 $S$ 中没有两个点可以通过一条类时曲线相连.例如在闵氏时空中一个无边界的类空超曲面就是非编时的. 给定一个闭的非编时集合 $S$ ,定义 $S$ 的未来相关域(future domain of dependence,记作 $\left.D^{+}(S)\right)$ 为一个点集合,穿过这个集合中点 $P$ 的任意指向过去的类时或者类光的、可以无穷延展(inextendible)的曲线必然与 $S$ 相交。这里无穷延展指的是曲线可以一直延伸下去,不会终于某点.显然,$S \in D^{+}(S)$ .类似地,我们可以定义 $S$ 的过去相关域 $D^{-}(S)$ ,只要把上面定义中指向过去的曲线换作指向未来的曲线即可。进一步地,我们可以定义未来柯西视界 $H^{+}(S)$ 为 $D^{+}(S)$ 的边界,而过去柯西视界 $H^{-}(S)$ 为 $D^{-}(S)$ 的边界.易见两个柯西视界 $H^{+}(S), H^{-}(S)$ 都是零曲面.参见图 7.4.  与
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