Являются ли горизонты событий «геодезическими»?

Точнее, являются ли горизонты событий нулевыми геодезическими конгруэнциями, что означает, что они допускают локальную параметризацию Икс мю ( т , с я ) я "=" 1 , , Д 2 ) такой, что:

Для любой константы с я в Икс мю ( т , с я ) кривая является нулевой геодезической, то есть если В мю "=" Икс мю т , затем В 2 "=" 0 и В мю мю В ν "=" 0 .

Эквивалентно, если я направлю луч света на какое-либо событие на горизонте событий, всегда ли существует такой начальный импульс, что он остается на горизонте в течение конечного времени (в прошлом или в будущем)?

Кроме того, чувствителен ли ответ к размерности пространства-времени? Тип горизонта событий (черная дыра, космологический...)?

Сначала я думал, что это очевидно по определению, но потом, немного подумав, понял, что на самом деле это не так. Горизонт событий, по сути, определяется как оболочка нулевых геодезических, направленных в прошлое, из будущей нулевой бесконечности, поэтому нет очевидной причины, по которой сам горизонт должен состоять из таких нулевых геодезических. (Сравните с тривиальным примером окружности, которая является оболочкой семейства всех касательных к ней прямых, но сама по себе не является прямой...). Однако я не могу придумать контрпример.

Ответы (2)

Горизонт событий всегда генерируется нулевыми геодезическими. Потому что он определяется как граница прошлого нулевой бесконечности будущего я + , это нулевая гиперповерхность, которая всегда порождается нулевыми геодезическими (т. е. определяет нулевую геодезическую конгруэнтность). Единственная тонкость, о которой вам нужно беспокоиться, — это каустика, где нулевые генераторы входят в горизонт событий и делают горизонт менее гладким в определенных точках. Но это не портит того факта, что каждая точка на горизонте событий лежит на нулевой геодезической, которая остается на горизонте событий на неопределенное время в будущем.

Некоторые обсуждения этого можно найти у Уолда на стр. 311.

А на стр. 194 – кажется, теорема 8.1.6 является решающим результатом.

Да, при определенных условиях. Теорема Хокинга утверждает, что в стационарном, аналитическом, асимптотически плоском вакуумном пространстве-времени черной дыры горизонт событий является горизонтом Киллинга, что, в частности, означает, что это нулевая гиперповерхность, что, в частности, означает, что это нулевая геодезическая конгруэнция.

РЕДАКТИРОВАТЬ: ответ asperanz ниже, на мой взгляд, лучше.

вплоть до нулевой гиперповерхности я в порядке, но почему это подразумевает конгруэнтность нулевых геодезических?
Например, если я определяю поверхность Икс мю "=" ( λ , потому что λ , грех λ , о ) Т в пространстве Минковского, λ , о параметры, это нулевая гиперповерхность ( λ равно нулю), но не содержит нулевых геодезических.
@RiccardoAntonelli Это хороший контрпример, за исключением того факта, что это не гиперповерхность в смысле измерения. н 1 (и так нормальные не уникальны). Вы можете найти доказательство того, что нормаль к нулевой гиперповерхности порождает нулевые геодезические в заметках Харви Реалла о черных дырах.
а, так ключ коразмерность 1! Большое спасибо, теперь я понял.