Dirección objetiva del tiempo en la relatividad general

En relatividad general, las coordenadas X m ponemos en la variedad son arbitrarios y no necesitan ninguna interpretación física. Por eso se dice que no hay una noción objetiva del tiempo en GR. Sin embargo, al mismo tiempo existe la noción independiente de coordenadas de vectores "temporales", "nulos" y "espaciales". ¿No implica esto necesariamente la existencia de un tiempo objetivo en la dirección del vector "más temporal"?

Para hacer esto más preciso, considere una variedad arbitraria ( METRO , gramo m v ) y en ella elige una métrica riemanniana h m v . Considere todos los vectores v m satisfactorio h m v v m v v = 1 (o cualquier constante). Uno de estos vectores, tu m , minimizará gramo m v v m v v (usando la convención gramo m v t m t v < 0 para vector temporal t m ) y tomamos este vector "más temporal" como la dirección del tiempo. El campo vectorial tu m ( pag ) construido de esta manera generará una familia de curvas integrales que parametrizamos usando su longitud de camino. Dado que la magnitud de un vector es independiente de nuestra elección de coordenadas, esta construcción es independiente de las coordenadas y, por lo tanto, representa un flujo de tiempo único y objetivo.

¿Dónde está el error en esta construcción? ¿Es posible que esto simplemente corresponda al tiempo propio de un observador en reposo en un espacio tangente dado, de manera equivalente a cómo el eje del tiempo es único para un marco de referencia dado en la relatividad especial?

Siento que me estoy perdiendo algo fundamental sobre cómo funcionan las coordenadas en la relatividad general.

EDITAR: Mi pregunta no es un duplicado de la pregunta aquí . Estoy preguntando específicamente sobre la definición de una dirección de tiempo única , no simplemente encontrar vectores que sean similares al tiempo (lo cual sería satisfecho por cualquier v m para cual gramo m v v m v v < 0 ).

En la teoría matemática de calibre, la transformación de coordenadas locales (difeomorfismo) puede considerarse como la transformación de calibre correspondiente al grupo de Lie GL (1,3; R). Sin embargo, en la teoría de SU(N) Yang Mill, estas transformaciones de calibre no se consideran observables físicas, entonces, ¿deberíamos interpretar la transformación de coordenadas en GR siguiendo la misma línea de pensamiento? Supongo que esto debería ayudar: physics.stackexchange.com/q/4359
Estoy confundido por tu notación. el múltiple ( METRO , gramo m v ) tiene gramo m v como la métrica. Entonces, ¿cuál es ahora el h m v que has presentado?
No creo que haya una direccionalidad preferida del tiempo en GR. Las leyes son invariantes en ambas direcciones. La direccionalidad viene impuesta por la entropía del sistema.
@Brick la métrica lorentziana físicamente relevante en METRO es gramo m v . El h m v es una métrica de Riemann que he elegido en METRO para que pueda arreglar la longitud del vector mientras minimiza gramo m v v m v v . Sin embargo, a partir de la respuesta dada, parece que la dirección del tiempo no será única ya que h m v es totalmente arbitrario.

Respuestas (1)

La elección de la métrica de Riemann h m v es arbitrario en sí mismo, ya que hay múltiples tensores no degenerados de rango 2 no equivalentes en un espacio arbitrario; y diferentes opciones de h m v conducirá a diferentes "direcciones de tiempo preferidas".

Por ejemplo, considere los siguientes dos tensores de rango 2 en el espacio de Minkowski con coordenadas t , X , y , z :

h t t ( 1 ) = h X X ( 1 ) = h y y ( 1 ) = h z z ( 1 ) = 1 (todos los demás componentes desaparecen)
h t t ( 2 ) = h X X ( 2 ) = 5 4 h X t ( 2 ) = h t X ( 2 ) = 1 h y y ( 2 ) = h z z ( 1 ) = 1 (todos los demás componentes desaparecen)
En estas coordenadas, el vector que minimiza η m v v m v v sujeto a la restricción h m v ( 1 ) v m v v = 1 es v m = ( 1 , 0 , 0 , 0 ) , mientras que el vector que minimiza η m v v m v v sujeto a la restricción h m v ( 2 ) v m v v = 1 es v m = ( 4 3 , 2 3 , 0 , 0 ) .

Así que diferentes elecciones de la métrica de Riemann conducirán a diferentes direcciones de tiempo. En efecto, la métrica riemanniana introduce una estructura geométrica preferida en el espacio-tiempo, que codifica indirectamente la dirección del tiempo preferida.

Me siento un poco tonto por no intentar un cálculo explícito, pero sí, esto tiene mucho sentido. ¡Muchas gracias!
¿Podría el votante negativo explicar qué está mal con esta respuesta?