¿Por qué estas coordenadas nulas a veces se llaman "tiempo"?

En el espacio-tiempo de Minkowski, si introducimos coordenadas esféricas, la métrica se convierte en

η = d t 2 d r 2 r 2 d Ω 2

con d Ω 2 el S 2 métrica redonda. Entonces es común introducir

tu = t r , v = t + r

que a veces se denominan tiempo atrasado y tiempo avanzado, especialmente para estudiar la infinitud del espacio-tiempo. Parece que se está haciendo algo similar en el espacio-tiempo de Schwarzschild.

Lo que sabemos de ellos es:

  1. son nulos. Por lo tanto, sus líneas de coordenadas son caminos que podrían tomar los fotones.

  2. Si elegimos las superficies tu = tu 0 y v = v 0 , estas superficies tienen tu y v respectivamente como normales. Las normales son similares a la luz, por lo tanto, la superficie es similar a la luz. Dicha superficie no califica (hasta donde yo sé, por supuesto) como un lugar geométrico de "espacio en un tiempo fijo" de manera diferente a una superficie t = t 0 por alguna coordenada temporal t .

La cuestión es que en todos estos casos tenemos dos coordenadas nulas tu , v , es decir, coordenadas con líneas de mundo nulas, que acaban llamándose tiempo atrasado y tiempo adelantado.

No puedo ver cómo estas coordenadas pueden obtener el nombre de "tiempo". Claramente no parece ser "el tiempo medido por algún observador". Entonces, ¿por qué estas coordenadas se denominan coordenadas de tiempo y, de todos modos, por qué retrasadas/avanzadas?

Respuestas (1)

Primera nota, que ambos tu y v son funciones monótonamente crecientes a lo largo de cualquier geodésica temporal. En consecuencia, pueden servir como parámetro de "tiempo" a lo largo de esas geodésicas.

Su utilidad proviene (en parte) del hecho de que el "tiempo retardado" es la coordenada de "tiempo" para un observador en el futuro infinito infinito, por ejemplo, una onda saliente en el futuro infinito infinito oscilará con Exp ( i ω tu ) . De manera similar, "tiempo avanzado" es una coordenada de tiempo en el infinito pasado nulo.

Estas propiedades hacen tu y v extremadamente útil cuando se describe cómo un sistema "se ve" a un observador distante.

El "retrasado" y el "avanzado" provienen del hecho de que el tiempo retrasado es el tiempo menos el tiempo de la señal desde el origen. En consecuencia, en cualquier evento en el espacio de Minkowski, es la hora local en el origen en la que una señal emitida desde el origen llegará al evento.

De manera similar, el "tiempo avanzado" de un evento es el tiempo local en el origen en el que una señal emitida por el evento llega al origen.