Точнее, являются ли горизонты событий нулевыми геодезическими конгруэнциями, что означает, что они допускают локальную параметризацию (с ) такой, что:
Для любой константы в кривая является нулевой геодезической, то есть если , затем и .
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.
Горизонт событий всегда генерируется нулевыми геодезическими. Потому что он определяется как граница прошлого нулевой бесконечности будущего , 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.
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.
gj255