新起点
封闭类时曲线
2020-07-11 19:09:42

在一洛伦兹流形中,一条封闭类时曲线(closed timelike curve,CTC)是一物质粒子于时空中的一种世界线,其为“封闭”,亦即会返回起始点。这种可能性是由威廉·范·斯托克姆(Willem Jacob van Stockum)于1937年以及库尔特·哥德尔(Kurt Gödel)于1949年开启研究风潮。若CTC存在,则似乎隐射时间机器理论上可行,如此也引出了祖父佯谬(grandfather paradox)的梦魇。CTC与参考系拖拽(frame dragging)以及提普勒柱体(Tipler Cylinder)有关,是广义相对论带来的众多有趣的“副作用”其中一者。

当在广义相对论中讨论一系统的演进,或将讨论限定在闵可夫斯基时空,物理学家常提及“光锥”。一个光锥表示一给定现在状态的物体未来任何可能的演进,或给定现在位置之下,未来任何可能的位置。一个物体的未来可能位置受限于该物体能移动的速度,最快只能到光速。举例而言,一个物体于时间 t 0 {\displaystyle t_{0}} 位于位置 p {\displaystyle p} ,于时间 t 1 {\displaystyle t_{1}} 时,仅能移动到 c ( t 1 t 0 ) {\displaystyle c(t_{1}-t_{0})} 之内的位置。

有些爱因斯坦场方程“局域上”无可异议的精确解含有CTC,其中几个最重要的解包括有:

这些例子中的几个如同提普勒柱体,相当复杂而不自然,但克尔解的“外面”部分则被认为某种程度上是一般性的,所以一旦得知其“内部”含有CTC,则令人相当不安。

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