Метрика Геделя

Метрика Геделя — точний розв'язок рівнянь Ейнштейна, який Курт Гедель отримав 1949 року. Цей розв'язок породжений тензором енергії-імпульсу, який складається із двох частин; перша являє собою густину матерії однорідно розподілених обертових частинок пилу, а друга — ненульову космологічну сталу.

Цей розв'язок має деякі дивні властивості, зокрема, допускає існування замкнутих часоподібних ліній, що дозволяють деякі види подорожей у часі. Як космологічний розв'язок метрика Геделя виглядає дещо штучно, оскільки значення космологічної сталої точно налаштовується, щоб відповідати густині частинок пилу, проте цей простір-час важливий із педагогічної точки зору.

Визначення

Як і будь-який лоренців простір-час, розв'язок Геделя можна задати метричним тензором у системі локальних координат:

$d{s}^2=\frac{1}{2{\omega }^2}(-{(dt+e^{x}dz)}^2+d{x}^2+d{y}^2+\frac{1}{2}{e}^{2x}d{z}^2),$

$-\mathrm{\infty }<t,x,y,z<\mathrm{\infty }$

де $\omega$ — ненульова дійсна стала, що являє собою кутову швидкість, виміряну спостерігачем, який не обертається і рухається разом з однією з частинок пилу.

Космологічна інтерпретація

Як і автор, ми можемо як інтерпретацію прийняти галактики за частинки пилу. В цьому випадку метрика Геделя стає космологічною моделлю обертового Всесвіту. Оскільки в ній відсутнє розширення Габбла, її не можна вважати хоч трохи реалістичною моделлю нашого Всесвіту. Однак вона є гарним прикладом альтернативного всесвіту, який, в принципі, допускає загальна теорія відносності (якщо визнати легітимність ненульової космологічної сталої).