柯西視界(Cauchy horizon)是相對論思想的核心之一,涉及因果性和事件相互影響的方式。它也是物理學(xué)中柯西問題有效域的輕似邊界,與奧古斯丁·路易·柯西的名字相關(guān)聯(lián)。
基本介紹
相對論思想的核心是因果性,即事件相互影響的方式。一個“事件”是時空中的一個“點”,即一定時刻的一個空間位置。如果信號能以光速或更高的速度從一個事件到達(dá)另一個事件,那么它就可以影響那個事件。
考慮時空在某個時刻的所有點,即某個常數(shù)時間曲面。在相對論數(shù)學(xué)中,受我們的常數(shù)時間曲面影響的時空點稱為該曲面的“柯西發(fā)展”。這些點回答了來自常數(shù)時間曲面上的信息會如何發(fā)展的問題。
柯西視界的一側(cè)包含封閉的類空測地線,另一側(cè)包含封閉的類時測地線。在平均弱能量條件(AWEC)下,柯西視界本質(zhì)上是不穩(wěn)定的。但是,存在AWEC違規(guī)的情況,例如由周期性邊界條件引起的Casimir效應(yīng)。由于柯西視界內(nèi)的時空區(qū)域具有閉合的時間曲線,因此它受到周期性邊界條件的影響。如果我們可以假設(shè)柯西視界內(nèi)的時空違反AWEC,則視界變得穩(wěn)定,并且頻率增強(qiáng)效應(yīng)將被時空趨勢作為發(fā)散透鏡抵消。如果這個猜想在經(jīng)驗上是真實的,它將為強(qiáng)大的宇宙審查猜想提供一個反例。
特征
正常的希望是,這個曲面的所有未來點都處在它的奧古斯丁-路易·柯西發(fā)展區(qū)域。但是,正如斯蒂芬·霍金在他的文章里講的,存在不是這種情況的時空,在那些時空中,存在著不完全決定未來所有區(qū)域的常數(shù)時間面。霍金為這樣的時空引進(jìn)“柯西視界”,意思是能被確定的區(qū)域的邊界。正如他指出的,柯西視界出現(xiàn)在阿爾伯特·愛因斯坦方程中的某些黑洞解中。他還證明,如果時空包含一個閉合類時曲線的區(qū)域,那么在一定條件下,柯西視界是必然的。
柯西視界有別于黑洞的視界。不過,兩種視界都具有把時空分為兩個不同區(qū)域的性質(zhì)。
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