第179章 第179节 （1/4）

“正交空间片需要零涡旋，而全局同时空间还需要更良好的因果结构。”

“这三层不能混为一谈。”

格蕾修听得很认真。

“所以，在1+3图景里，空间不是一开始就给好的舞台。”她说道，“只有在时线之间的关系足够温和、足够可积、因果结构足够良好时，才涌现出可以稳定存在的空间结构。”

“正是如此。”

以利亚说道。

伴随着他的话语，屏幕上的时线开始旋转。

那些与时线局域正交的小平面也随之扭动，它们彼此衔接时出现了错位，无法拼成一张完整平滑的空间片。

“现在，我们接着谈旋转宇宙。”

以利亚说道：

“在1+3形式里，空间的旋转，首先体现为非零的涡旋。”

“非零涡旋带来的第一个后果，就是刚才说的，对于这族旋转观测者而言，不存在与它们处处正交的全局同时空间。”

“这彻底动摇了一个信念——在旋转同余族里，‘此刻’这件事，无法由这族观测者共同定义出来。”

“这个问题具体有多严重呢？”

“我们日常说宇宙史时，经常会说，大爆炸后多少秒、现在宇宙年龄约多少亿年，这听起来像是宇宙有一个天然共同时间。”

“我们为什么可以这么谈论宇宙史？”

“因为标准宇宙学里，我们采用的是近似FLRW宇宙模型，这个模型有很强的额外条件。”

“它要求宇宙在大尺度上是均匀的，在大尺度上各向同性，宇宙物质可以近似看成一个共同流体。”

“它要求存在一族共动观测者，这族共动观测者的涡旋为零，因而可以定义与它们正交的一族空间超曲面。”

“于是，我们可以定义一个很自然的宇宙时间：沿着共动观测者世界线测得的固有时。”

“这就是所谓的宇宙学时间，或者宇宙时。”

“在非零涡旋的情况下，我们无法再自然得到一个宇宙学时间，我们现在必须分三层工作。”

“第一层，事件史，这是最基本、最协变的历史，它只说哪些事件在四维时空中发生了。”

“比如某颗恒星在某个事件处爆发、某个观测者在某个事件处接收到光信号。”

“这种历史不需要全局空间切片，它是四维的，不是三维空间随时间演化的。”

“这是最‘诚实’的相对论历史。”

“第二层，因果史，这比事件史更进一步，它不仅说事件发生了，还说事件之间能否因果影响彼此。”

“例如，事件p能否通过未来指向类时或类光曲线影响事件？如果可以，就记作p?。”

“在因果结构良好的时空里，这种关系可以构成偏序。于是我们可以说，某些事件在因果意义上早于另一些事件。”

“但如果存在闭合类时曲线，这种偏序会被破坏，也就是说，可能存在两个不同事件p和，同时满足：p?和?p。”

“这时，全局因果先后不再是偏序，于是宇宙史不能再写成一条全局一致的‘先后链’。”

“第三层，编年史，这就是我们最熟悉的历史写法，它需要某种时间参数，把事件排列成先发生什么，后发生什么，再后来发生什么。”

“或者更强一点，把整个宇宙切成一个时刻的空间，接着另一个时刻的空间。”

“这种历史最符合人类直觉，但它需要额外的约束结构。”

“例如，选择一族观测者，选择一种同步规则，或者选择某些特殊事件作为锚点。”