Astronomija

Kiek vakuuminė energija mūsų dabartiniam besiplečiančios visatos modeliui yra esminė?

Kiek vakuuminė energija mūsų dabartiniam besiplečiančios visatos modeliui yra esminė?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kiek šiuolaikinei kosmologijai yra būtina vakuuminės energijos samprata ir kas nutiktų mūsų besiplečiančios visatos modeliui, jei būtų įrodyta, kad jo nėra?


Nesu nei kvantinis fizikas, nei kosmologas, todėl einu tik iš savo pasauliečių supratimo.

Teorijų konstravimo pagrindas, leidžiantis paaiškinti viską visatoje išskyrus gravitaciją kuri pasirodė populiariausia ir naudingiausia pastaruosius 50 ar daugiau metų, yra kvantinio lauko teorija. Šioje teorijoje yra keli laukai (konceptualiai panašūs į elektrinius ir magnetinius laukus), kurie užgniaužia kiekvieną erdvės ir laiko tašką. Iš šių laukų reikšmių iš esmės galime apskaičiuoti bet kokio eksperimento rezultatų tikimybę, įskaitant tikimybę aptikti tam tikros rūšies dalelę tam tikroje vietoje ir tam tikroje vietoje, o iš šių skaičiavimų taisyklių galime išvesti visi įprasti „fizikos dėsniai“, tokie kaip energijos išsaugojimas, egzistuojančių dalelių tipai ir pan., kaip „kylančios“ savybės.

Aš apibūdinau QFT kaip „pagrindą“, nes yra daug galimų laukų ir jų sąveikos taisyklių rinkinių, kurių kiekviena suteikia skirtingą fiziką. Iš eksperimentų, kuriuos galime atlikti, galime sukurti tam tikrus bendros struktūros apribojimus, tačiau taip pat žinome, kad laukai ir sąveika, apie kuriuos žinome, negali būti visa istorija. Trumpais atstumais ir laiko skalėmis bei didelėmis energijos skalėmis jie sukeltų ne sensualias prognozes, todėl jie turi klysti, tačiau mes dar negalime atlikti eksperimentų, kad sužinotume, kas iš tikrųjų vyksta.

Bet kokiu atveju, vakuumas yra tų laukų konfigūracija, kurių energija yra kuo mažesnė, tačiau visi laukai nėra lygūs nuliui, ir kai mes apskaičiuojame tą minimalią energiją (kiek galime) naudodami tik žinomas daleles ir laukus, kuriuos gauname juokingai didelė vertė (tai yra viena iš ne sensinių mano minėtų prognozių). Tai nėra laikoma ženklu, kad vakuuminė energija yra kad aukštas, bet nežinomi didelės energijos laukai turi kažkaip prisidėti prie jo mažinimo.

Niekas iš jų nėra labai aktualus kosmologijai, kuri, išskyrus pačius ankstyviausius visatos momentus, iš tikrųjų priklauso ne nuo QFT detalių, o tik nuo „atsirandančių“ savybių, tokių kaip dujų, žvaigždžių, šviesos bangų elgesys , neutrinai ir t. t. ir vienas dalykas (kuris iki šiol) neatrodo tinkamas QFT, būtent gravitacija (arba bendras reliatyvumas, jei norite). Be abejo, jei vakuuminė energija iš tikrųjų būtų kvaila vertė, apskaičiuojama iš žinomų jėgų, naudojant QFT, tos energijos gravitacinis poveikis padarytų viską, kas matoma visata, bet mes tai suprantame kaip dar neištirtą fiziką ant mažų svarstyklių.

Taigi santrauka „visai nėra būtina“. Kosmologija ir besiplečianti visata priklauso nuo GR ir materijos bei spinduliuotės savybių esant dideliems mastams ir esant sąlyginai mažai energijos. Vakuuminė energija yra susijusi su laukų, kuriais grindžiama ši medžiaga, savybėmis ir energija labai mažomis skalėmis.


Esminis ES vadovas ir # 8211 įvadas

Dabar labiau nei bet kada mūsų žvaigždėtosios Visatos tyrinėjimai sužadina vaizduotę. Niekada anksčiau kosmosas nepateikė tiek daug tyrimų ir atradimų kelių.

Nauji stebėjimo įrankiai leidžia mums & # 8220 pamatyti & # 8221 anksčiau nematytas elektromagnetinio spektro dalis ir vaizdas yra įspūdingas. Rentgeno, radijo, infraraudonųjų ir ultravioletinių spindulių teleskopų vaizdai atskleidžia egzotišką struktūrą ir intensyvius energetinius įvykius, kurie iš naujo apibrėžia visą ieškojimą.

Spektrografinė interpretacija išaugo kartu su greitesniais, didelės atminties kompiuteriais ir programomis, sudėtingumu ir plačia moksline duomenų apdorojimo, vaizdavimo ir modeliavimo galimybėmis.

Išsiskyrimas tarp naujų vaizdų lavinos yra didžiausia kosmoso amžiaus staigmena: visatoje sklindančių elektrinių srovių ir magnetinių laukų įrodymai, kurie visi sujungia ir atgaivina tai, kas kažkada atrodė kaip izoliuotos erdvės salos. Atskleistos sudėtingos detalės nėra atsitiktinės, tačiau joms būdingas unikalus įelektrintų dalelių elgesys plazmoje veikiant elektros srovėms.

Signalinės lemputės rezultatas yra magnetinių laukų ir susijusių elektromagnetinių spindulių kompleksas. Mes matome poveikį Saulės paviršiui ir virš jo, saulės vėjyje, plazminėse struktūrose aplink planetas ir mėnulius, išskirtinėje ūkų struktūroje, galingų galingųjų energijos srautuose ir neaprėpiamuose atstumuose tarp galaktikų.

XX a. Technologijos dėka XXI amžiaus astronomai susidurs su nepaprasta galimybe. Įrodymai rodo, kad tarpgalaktinės srovės, kilusios toli už pačių galaktikų ribų, tiesiogiai veikia galaktikos evoliuciją. Tarpgalaktinėje ir tarpžvaigždinėje plazmoje pastebėtos smulkiosios gijos ir elektromagnetinė spinduliuotė yra elektros srovių ženklas. Net galaktikų ir žvaigždžių, apšviestų galia, gali būti elektros srovėse, besisukančiose per galaktikos erdvę.

Koroninės masės išstūmimo metu (CME) įkrautos dalelės srautiniu būdu greitai pagreitėja nuo Saulės, iššaukdamos didžiulę Saulės gravitaciją. Elektriniai laukai pagreitina įkrautas daleles, ir niekas kitas, žinomas mokslui, negali pasiekti tokio paties efekto. Jei Saulė yra elektrinio lauko centras, kiek kitų mįslingų šio kūno bruožų ras tiesioginis paaiškinimas? Kreditas: SOHO (NASA / ESA)

Ilgai buvo manoma, kad tik gravitacija gali padaryti & # 8220darbą & # 8221 arba efektyviai veikti per kosminius atstumus. Tačiau astronomijos perspektyvos greitai keičiasi. Elektros ir magnetizmo fizikos mokyti specialistai sukūrė naujas įžvalgas apie kosmose veikiančias jėgas. Iškyla tikėtina išvada. Ne tik gravitacija, bet elektra ir gravitacija formavo ir formuoja visatą, kurią dabar stebime.

Šiek tiek istorijos

Ankstyvasis teorinis šiuolaikinės astronomijos pagrindas buvo sukurtas Johanneso Keplerio ir Isaaco Newtono darbais XVII ir XVIII a. Nuo 1687 m., Kai Niutonas pirmą kartą paaiškino planetų judėjimą savo Gravitacijos dėsniu, mokslas rėmėsi gravitacija, kad paaiškintų visus didelio masto įvykius, pavyzdžiui, žvaigždžių ir galaktikų susidarymą ar planetų sistemų gimimą.

Šis pagrindas rėmėsi pastebėtu gravitacijos vaidmeniu mūsų Saulės sistemoje. Elektros pobūdžio ir potencialo tyrimai dar nebuvo pradėti.

Franklino ir # 8217 eksperimentai su elektra įvyko po to, kai jau buvo nusistovėjusios tik gravitacijos astronomijos kryptys. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Benjamin Franklin Tercenary

Tada XIX amžiuje mokslinių tyrimų pradininkai, kurių vardai spragsi nuo elektros, yra Alessandro Volta (1745-1827), André Ampère (1775-1836), Michaelas Faraday (1791-1867), Josephas Henry (1797-1878), Jamesas Raštininkas Maxwellas (1831–1879) ir Johnas H. Poyntingas (1852–1914) pradėjo empiriškai tikrinti magnetizmą ir elektrodinaminę elgseną valdantį & # 8220draudimai & # 8221 ir sukūrė jas apibūdinančias naudingas lygtis.

XX a. Pradžioje norvegų tyrinėtojas Kristianas Birkelandas (1867–1917) tyrinėjo aurora borealis ir magnetinių laukų, kuriuos jis galėjo išmatuoti žemiau jų esančioje Žemėje, ryšį. Jis padarė išvadą, kad elektronų srautai iš Saulės buvo šaltinis & # 8220Šiauriniai žiburiai & # 8221 - išvadą išsamiai patvirtino šiuolaikiniai tyrimai. Praeis dar bent septyniasdešimt metų, kol frazė & # 8220Birkelando srovės & # 8221 pradės patekti į astronomų & # 8217 leksiką.

Vėlesni kitų mokslininkų darbai - Jamesas Jeansas (1877–1946), Nobelio premijos laureatas Irvingas Langmuiras (1881–1957), Willardas Bennettas (1903–1987) ir Nobelio premijos laureatas Hannesas Alfvénas (1908–1995), autorius Kosminė plazma - toliau skleidėme supratimą apie jonizuotą medžiagą (plazma, ketvirtoji materijos būsena).

Antroje XX a. Pusėje Alfvéno artimasis kolega Anthony Perattas išleido novatorišką kosminės plazmos vadovėlį, Plazmos visatos fizika, jo praktinių, didelės energijos plazmos eksperimentų ir superkompiuterių dalelių-ląstelių plazmos modeliavimo kulminacija Naujosios Meksikos, JAV, Energetikos departamento & # 8217s Los Alamos laboratorijoje. Knyga ir toliau buvo orientyras šios srities specialistams.

Naujas astronomijos tonas atsirado, kai inžinieriai nukreipė į dangų radijo teleskopus ir pradėjo aptikti tai, ko astronomai nesitikėjo - radijo bangas iš energetinių įvykių kosminėje erdvėje. Antrame IEEE tarptautiniame plazmos astrofizikos ir kosmologijos seminare (1993 m.) Kevinas Healy iš Nacionalinės radijo astronomijos observatorijos (NRAO) pristatė pranešimą, Plazmos visatos langas: labai didelis masyvas, (VLA), kuriame jis padarė išvadą,

& # 8220Nuolat kylant rimtiems astrofizikos modelių ir # 8221 sunkumams [ir] didėjant plazmos fizikos svarbai daugelio astrofizinių sistemų aprašyme, VLA (labai didelis masyvas) yra puikus instrumentas teikia stebėjimo paramą laboratorijos, modeliavimo ir teoriniams plazmos fizikos darbams. Jo precedento neturintis lankstumas ir jautrumas suteikia daug informacijos apie bet kurį radiją skleidžiantį visatos regioną. & # 8221

Aktyvioji galaktika 3C31 (apjuosta centre) yra nykštukė plazminių srovių išilgai savo polinės ašies, judėdama didele šviesos greičio dalimi. Kaip elektrinis potencialas per didžiulį šio aktyvaus regiono tūrį gali paveikti šios galaktikos ir jos milijardų žvaigždžių evoliuciją? Kreditas: NRAO & # 8217s labai didelis masyvas ir Patrickas Leahy & # 8217s DRAGN atlasas

XXI amžiaus pradžioje Wallace Thornhill ir Davidas Talbottas parašė savo bendrą knygą Elektrinė Visatair elektros inžinierius bei profesorius Donaldas E. Scottas Elektrinis dangus. Kartu šie darbai pateikia pirmą bendrą įvadą į naują elektros srovių ir magnetinių laukų erdvėje supratimą.

Techninių leidinių srityje pirmauja Branduolinių ir plazmos mokslų draugija, Elektros ir elektronikos inžinierių instituto (IEEE) padalinys. Ši profesinė organizacija yra viena didžiausių pasaulio mokslinės ir techninės literatūros leidėjų.

Stovėdami ant elektros pradininkų pečių, Carl Fälthammar, Gerrit Verschuur, Per Carlqvist, Göran Marklund ir daugelis kitų iki šiol tęsia novatorišką plazmos tyrimą.

Gravitacijos teorijos ribos

Gravitacijos dėsnis, kuris remiasi tik dangaus kūnų masėmis ir atstumais tarp jų, labai gerai paaiškina mūsų Saulės sistemos planetų ir palydovų judesius. Tačiau kai astronomai bandė jį pritaikyti galaktikoms ir galaktikų grupėms, paaiškėja, kad trūksta beveik 90% masės, reikalingos stebimam judėjimui įvertinti.

Bėda prasidėjo 1933 m., Kai astronomas Fritzas Zwicky apskaičiavo 8 galaktikų masės ir šviesos santykį „Coma Berenices“ (& # 8220Berenices & # 8217s plaukai & # 8221) žvaigždyno Komos klasteryje. Tuo metu buvo daroma prielaida, kad matomos šviesos, gaunamos iš žvaigždžių, kiekis turėtų būti proporcingas jų masei (sąvoka vadinama & # 8220vizualinė pusiausvyra & # 8221). Kaip turėjo suvokti Zwicky, akivaizdus greitas galaktikų greitis aplink jų bendrą masės centrą (& # 8220bararycenter & # 8221) leido manyti, kad norint, kad galaktikos neišskristų iš klasterio, reikia daug daugiau masės, nei buvo galima pamatyti.

Zwicky padarė išvadą, kad trūkstama masė todėl turi būti nematoma arba & # 8220tamsi & # 8221. Kiti astronomai, pavyzdžiui, Sinclairas Smithas (1936 m. Atlikęs Mergelės klasterio skaičiavimus), pradėjo rastis panašių problemų. Dar blogiau, kad 1970-aisiais Paukščių Tako galaktikos žvaigždžių radialinio greičio grafikai (spindulys nuo centro, palyginti su žvaigždėmis ir # 8217 sukimosi greitis) atskleidė, kad greitis labiau išsilygina, o ne nusileidžia žemyn, o tai reiškia, kad greitis ir toliau didėja. spindulys, priešingai nei prognozuoja Niutono ir Gravitacijos dėsnis, kuris pastebimas Saulės sistemoje.

Trumpai tariant, astronomai, naudojantys gravitacijos modelį, buvo priversti į kiekvieną galaktiką pridėti daug daugiau masės, nei galima aptikti bet kokiame bangos ilgyje. Jie pavadino šį papildomą dalyką & # 8220tamsiu & # 8221 jo egzistavimu galima spręsti tik iš nesėkmės prognozėse. Norėdami padengti nepakankamumą, jie davė sau tuščią čekį, licenciją įdėti šiuos įsivaizduojamus daiktus visur, kur reikia, kad gravitacinis modelis veiktų.

Vėliau sekė kiti matematiniai spėjimai. Prielaidos apie objektų raudoną poslinkį kosmose leido daryti išvadą, kad visata plečiasi. Tada kitos spekuliacijos leido suprasti, kad plėtra spartėja. Susidūrę su nepatvirtinta situacija, astronomai paskelbė visiškai naujos rūšies medžiagą - nematomą ir # 8220kažkas & # 8221, kuris atstumia, o ne traukia. Kadangi Einšteinas masę prilygino energijai (E = mc²), ši nauja materijos rūšis buvo aiškinama kaip masės forma, veikianti kaip gryna energija - nepaisant to, kad jei materija neturi masės, ji negali turėti energijos pagal lygtis. Astronomai tai pavadino & # 8220tamsia energija & # 8221, priskirdami jai sugebėjimą įveikti patį sunkumą, ant kurio buvo visas teorinis pastatas.

Manoma, kad tamsi energija yra kažkas panašaus į elektrinį lauką su vienu skirtumu. Elektrinius laukus galima aptikti dviem būdais: kai jie pagreitina elektronus, kurie skleidžia stebimus fotonus kaip sinchrotrono ir Bremsstrahlungo spinduliuotę, ir pagreitindami įkrautas daleles kaip elektros sroves, kurias lydi magnetiniai laukai, aptinkami per Faradėjaus poliarizuotos šviesos sukimąsi. Atrodo, kad tamsi energija nieko neišskiria ir nieko, ko ji tariamai daro, neatskleidžiama per magnetinį lauką. Vienas iš pasiūlymų yra tas, kad už tam tikrą tuščios vietos savybę yra atsakinga. Tačiau tuščioje erdvėje pagal apibrėžimą nėra materijos, todėl ji neturi energijos. Tamsiosios energijos samprata yra filosofiškai nepagrįsta ir yra aštrus priminimas, kad tik gravitacijos modelis niekada nepriartėjo prie pirminių jos lūkesčių.

Šis meninis vaizdas į standartinio Didžiojo sprogimo modelį ir besiplečiančią Visatą, atrodo, pateikia tikslų kosminės istorijos vaizdą. Kai sužinome apie plazmos reiškinius ir elektros sroves kosmose, atsiranda daug kitokia istorija. Autorius: NASA WMAP

Atsižvelgiant į postuluotą tamsiąją materiją ir tamsiąją energiją, į matomą, aptinkamą Visatos masę reikėtų pridėti maždaug dvidešimt keturis kartus didesnę masę nematomų daiktų pavidalu. Tai reiškia, kad gravitaciniame modelyje visos žvaigždės ir visos galaktikos bei visa tarp žvaigždžių esanti medžiaga, kurią galime aptikti, sudaro tik mažiausiai 4% apskaičiuotos masės:

Chandros rentgeno observatorijos įvertinimai apie & # 8220 bendrą Visatos energijos kiekį & # 8221. Teleskopais galima tiesiogiai aptikti tik & # 8220normalias ir # 8221 medžiagas. Likęs & # 8220tamsus & # 8221matras ir energija yra nematomi. Vaizdo kreditas: NASA WMAP

Kritikai dažnai pabrėžia, kad teorija, reikalaujanti tokio masto spekuliacinių, neaptinkamų dalykų, taip pat ištikimybę ištempia iki lūžio taško. Standartiniame „Gravity“ modelyje beveik neabejotinai trūksta kažko labai tikro, galbūt net akivaizdaus.

Ar įmanoma, kad trūkstamas komponentas šiuolaikiniam pasauliui gali būti toks pat įprastas dalykas kaip elektra?


Energijos taupymas mūsų visatoje ir neslėgta tamsioji energija

Naujausi stebėjimai patvirtina, kad tam tikra nežinomos tamsios energijos dalis egzistuoja mūsų visatoje, todėl dabartinė mūsų visatos plėtra spartėja. Paprastai manoma, kad tamsiosios energijos slėgis yra neigiamas, o tamsiosios energijos tankis yra beveik pastovus visatos plėtimosi metu. Šiame dokumente mes parodome, kad energijos visatos dėsnis mūsų visatoje turi būti pakeistas, nes dėl visatos išsiplėtimo gaunama daugiau vakuumo energijos. Todėl tamsiosios energijos slėgis būtų lygus nuliui, jei mūsų visatos bendra energija didėtų. Šis neslėgtas tamsiosios energijos modelis iš esmės sutampa su dabartiniais stebėjimo rezultatais.

1. Įvadas

Praėjusiais dešimtmečiais supernovų duomenys patvirtino spartėjantį mūsų visatos plėtimąsi [1, 2]. Šį pagreitį galima paaiškinti darant prielaidą, kad egzistuoja kosmologinė konstanta

Einšteino lauko lygtyje. Paprastai ši konstanta laikoma tam tikra energija, vadinama „tamsiąja energija“, egzistuojančia mūsų visatoje. ŠPM modelis, kuris yra pats patikimiausias scenarijus, apibūdinantis mūsų visatos evoliuciją, rodo, kad tamsios energijos tankis

yra konstanta visoje mūsų visatos evoliucijoje. Šis modelis gerai tinka duomenims apie didelę visatos struktūrą ir kosminį mikrobangų foną [3, 4]. Be šio pagrindinio modelio, yra keletas kitų tamsiosios energijos modelių, kurie taip pat gali patenkinti dabartinius stebėjimo apribojimus [5–9].

Tiesą sakant, kvantinė fizika rodo, kad vakuumas iš tikrųjų yra ne kas kita, o energija. Kazimiero efekto atradimas rodo, kad tam tikra nulio energija egzistuoja vakuume, kuri vadinama vakuumo energija [10]. Todėl daugelis kosmologų mano, kad tamsioji energija iš tikrųjų yra vakuuminė energija [11–13]. Tačiau teoriniai skaičiavimai rodo, kad numatoma vakuumo energijos vertė yra beveik 120 dydžių didesnė už pastebėtą vertę mūsų visatoje [11]. Nors yra keletas teorinių pasiūlymų, galinčių palengvinti problemą, nėra gauta patenkinamo paaiškinimo [14–17]. Be to, vakuuminės energijos idėja nukentėjo nuo „sutapimo problemos“ [13]. Joje teigiama, kad tamsiosios energijos tankio ir materijos energijos tankio santykis pačioje visatos plėtimosi pradžioje yra labai mažas, o dabartinė tamsiosios energijos tankio vertė yra tokia artima dabartiniam materijos tankiui [18]. Todėl kai kurie siūlo „sutapimo problemai“ išspręsti pasitelkiant nuo laiko priklausančią tamsiąją energiją, kuri dabar vadinama kvintesencijos modeliu [19–21].

Nors vakuuminės energijos idėja turi dvi pagrindines problemas, naujausi stebėjimai rodo, kad tamsiosios energijos tankis iš tikrųjų yra labai arti pastovios vertės [22–24]. Jei yra konstanta, tamsiosios energijos būsenos lygties parametras turėtų būti

, kur tamsiosios energijos slėgį suteikia

. Naujausias stebėjimo suvaržymas yra

[25]. Todėl atrodo, kad nebūtina kreiptis į kvintesencijos idėją, kuri rodo, kad tai nėra visiškai lygu. Be to, dauguma kvintesencijos modelių apima kai kuriuos laisvus parametrus ir savavališkas skaliarinio potencialo funkcijas, dėl kurių modelis tampa daug sudėtingesnis nei vakuuminės energijos modelis. Todėl, remiantis stebėjimais ir modelio paprastumu, vakuuminės energijos modelis vis dar yra geresnis, kuris gali paaiškinti reikalingą tamsiąją energiją mūsų visatoje.

Kadangi teigiamas slėgis ir energija sukurtų patrauklų gravitacinį poveikį mūsų visatos plėtrai, neigiamas tamsiosios energijos slėgis paprastai aiškinamas kaip „antigravitacijos“ poveikis. Tai labai keista, nes mes nežinome nieko, kas būtų teigiama energija, bet sukurtų neigiamą slėgį. Tačiau neigiamo tamsiosios energijos slėgio rezultatas yra pagrįstas tik energijos taupymo prielaida. Kokia būtų tamsiosios energijos būsenos lygtis, jei mūsų visatos bendra energija didėtų? Šiame straipsnyje mes parodome, kad tamsi energija gali būti be slėgio, jei manysime, kad plečiantis visatai, mūsų visatos bendra energija didėja.Pirmiausia apžvelgiame pagrindines lygtis, kurios valdo mūsų visatos evoliuciją standartiniame paveikslėlyje. Tada mes aptariame lygčių poveikį, leisdami, kad mūsų visatos bendra energija didėja.

2. Mūsų Visatos evoliucija standartiniame paveikslėlyje

Pirminę Friedmanno lygties su tamsiosios energijos terminu plokščioje visatoje pateikia

kur yra kosminio mastelio faktorius, yra universali gravitacijos konstanta ir

su atitinkamai materijos ir radiacijos energijos tankiu. Kita vertus, jei visa mūsų visatos energija išlieka pastovi, energijos taupymo dėsnis duoda

kur yra bendrasis slėgis, atitinkamai materija ir radiacijos slėgis, ir šviesos greitis. Diferencijuodami (1), gauname

Pakeisdami (4) į (3) ir, gausime

Aukščiau pateikta lygtis yra standartinė lygtis, apibūdinanti mūsų visatos plėtimąsi. Kadangi materijoje ir tamsioje energijoje dominuoja visatos poveikis ir jos yra nereikšmingos, visatos spartėjanti plėtra reikalauja

tai yra tamsi energija turėtų turėti neigiamą slėgį. Standartiniam ŠPM modeliui yra pastovi ir. Nuo to laiko mūsų visata spartėja

3. Didėjanti energija mūsų Visatoje

Tačiau pirmiau pateikti skaičiavimai yra pagrįsti pastovios bendros energijos prielaida (2). Jei tamsioji energija iš tikrųjų yra vakuuminė energija, plečiantis visatai, mūsų visatos bendra energija didėja. Kuo daugiau erdvės dalyvautų mūsų visatoje, tuo daugiau energijos būtų mūsų visatoje [26]. Kitaip tariant, į mūsų visatą „teka“ tam tikra papildoma energija. Tokiu atveju (2) turėtų būti perrašytas kaip

kur yra energijos, „įtekančios“ į mūsų visatą, greitis. Kadangi mūsų visata plečiasi, faktinis visatos „tūris“ taip pat didėja. Todėl tamsiosios energijos (vakuuminės energijos) kiekis mūsų visatoje didėja dėl didėjančio vakuumo „tūrio“. Kadangi vakuuminės energijos tankis yra pastovus, o skalės koeficiento kubas yra tiesiogiai proporcingas visam „vakuuminiam tūriui“, turėtume turėti

Todėl, naudodami (6) ir (7), gauname

Įterpdamas (8) į (3), papildomas terminas galiausiai perrašo pagreičio lygtį kaip

Akivaizdu, kad mūsų visatos plėtimasis gali paspartėti, net jei taip ir yra. Remiantis tradiciniu modeliu (mūsų visata kaip uždara sistema), stebėjimai tai rodo

[25]. Keista, kad lyginant (5) su (9), tai prilygsta naujam modeliui (bendra mūsų visatos energija didėja). Tai rodo, kad tamsioji energija neturi slėgio, jei perrašysime energijos taupymo įstatymą.

4. Diskusija

Tradicinis kosmologinis modelis mano, kad visa mūsų visatos energija yra pastovi, todėl tamsioji energija turi sukelti neigiamą slėgį mūsų visatoje. Tačiau, jei manysime, kad tamsioji energija iš tikrųjų yra vakuuminė energija, plečiantis visatai, mūsų visatoje būtų daugiau energijos. Kitaip tariant, bendra energija mūsų visatoje turėtų didėti. Jei į skysčio lygtį įtraukiame didėjantį energijos terminą, nereikia reikalauti, kad tamsioji energija turėtų neigiamą slėgį. Naujausi stebėjimai rodo, kad tradicinis modelis iš tikrųjų yra lygiavertis mūsų modeliui. Tai rodo, kad tamsi energija yra be slėgio. Todėl mūsų modelis yra nuoseklus ir suderinamas su stebėjimo įrodymais apie neigiamą.

Iš esmės neigiamo slėgio tamsioje energijoje idėja tarnauja kaip „antigravitacija“, siekiant subalansuoti materijos gravitacijos poveikį. Jei tamsi energija yra be slėgio, kaip ji gali subalansuoti patrauklią traukos jėgą? Aukščiau pateiktas rezultatas mums sako, kad Einšteino lauko lygtis iš esmės gali suteikti visatos plėtimosi pagreitį, jei bendra visatos energija didėja. Tradiciniame modelyje dėl visatos išsiplėtimo padidėjusi vakuuminė energija naudojama neigiamam darbui atlikti, kad bendra energija išliktų nepakitusi. Tačiau mes neturime aiškaus supratimo, kodėl tamsioji energija turi atlikti neigiamą darbą, kad išsklaidytų energiją, kurią pati įgijo dėl išsiplėtimo. Jei tamsioji energija neturi slėgio, tamsioji energija neturi dirbti jokio darbo. Visa energija, įgyta išsiplėtus visatai, yra vakuuminė energija. Kadangi terminas (6) bus atšauktas (7), vakuuminės energijos kiekis neturės įtakos medžiagos ir radiacijos priklausomybei nuo skalės.

Iš tikrųjų, darant prielaidą, kad bendra mūsų visatos energija didėja, o tamsioji energija yra be slėgio, matematiškai prilygsta požiūriui, kad bendra mūsų visatos energija išlieka pastovi esant neigiamam slėgiui tamsiojoje energijoje. Tačiau fizinės interpretacijos skiriasi viena nuo kitos. Ankstesnis požiūris yra geresnis aiškinimas, nes nereikia prisiimti kažkokios naujos energijos formos, kuri turi neigiamą spaudimą. Tiesą sakant, Kazimiero efektas mums tik parodo, kad vakuuminė energija egzistuoja, bet ne neigiamo slėgio egzistavimas. Be to, tamsi energija neturi dirbti jokio darbo, kai visata plečiasi. Vienintelis trūkumas yra tas, kad turime manyti, kad visa mūsų visatos energija ne visada yra pastovi, o tai niekada nebuvo įrodyta kaip griežtas astrofizikos įstatymas. Nepaisant to, energijos taupymo įstatymas vis tiek gali būti taikomas bendrose situacijose, nes vakuuminės energijos poveikis yra nereikšmingas. Tai būtų netiesa tik tuo atveju, jei visą savo visatą laikytume objektu.

Pagal savo modelį mes nesakome, kad visata plečiasi didesnėje erdvėje, didindama savo dydį ir tūrį foninėje erdvėje ir eidama aplinkoje. Remiantis bendruoju reliatyvumu, „naujas tūris“ mūsų visatoje yra kuriamas plečiantis visatai. Remiantis kvantine mechanika, tai tuo pačiu sukuria „naują vakuuminę energiją“, nes vakuuminė energija (tamsioji energija) yra susijusi su tūriu. Todėl didėjanti energija mūsų visatoje yra tiesioginė bendrojo reliatyvumo teorijų ir kvantinės mechanikos pasekmė.

Nors mūsų modelis gali naujai interpretuoti tamsiosios energijos prigimtį, jis negali tinkamai paaiškinti kosmologinės nuolatinės problemos. Norint panaikinti didelį vakuuminės energijos kiekį, reikalingi kai kurie nauji mechanizmai. Be to, šis modelis negali atsižvelgti į skaliarinį lauką, kuris yra atsakingas už infliaciją.

5. Išvada

Jei visatos išsiplėtimo metu visumos mūsų visatos energija didėja, tamsioji energija gali būti laikoma be slėgio. Šis aiškinimas nepažeidžia jokių kosmologijos stebėjimo rezultatų.

Interesų konfliktas

Autorius pareiškia, kad dėl šio straipsnio publikavimo nėra interesų konflikto.

Literatūra

  1. A. G. Riessas, A. V. Filippenko, P. Challis ir kt., „Supnovų stebėjimo įrodymai greitėjančiai visatai ir kosmologinei konstantai“. „Astronomijos žurnalas“, t. 116, Nr. 3, p. 1009–1038, 1998. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  2. S. Perlmutter, G. Aldering, G. Goldhaber ir kt., „42 # didelio raudonojo poslinkio supernovos & # x3A9 ir & # x39B matavimai“. „Astrofizikos žurnalas“, t. 517, p. 565–586, 1999. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  3. D. J. Eisenšteinas, I. Zehavi, D. W. Hoggas ir kt., „Bariono akustinės smailės nustatymas SDSS šviečiančių raudonųjų galaktikų didelio masto koreliacijos funkcijoje“. „Astrofizikos žurnalas“, t. 633, Nr. 2, p. 560–574, 2005. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  4. P. A. R. Ade, N. Aghanim, M. I. R. Alves ir kt., „Planck 2013 rezultatai. I. Produktų ir mokslinių rezultatų apžvalga “ Astronomija ir # x26 astrofizika, t. 571, A1 straipsnis, 48 ​​puslapiai, 2014. Peržiūrėkite: Leidėjo svetainė | „Google Scholar“
  5. R. A. El-Nabulsi, „Kai kurie vėlyvojo laiko kosmologiniai Gauso-Bonnet gravitacijos aspektai su minimalia sąsaja & # xe0 la Brans-Dicke: sprendimai ir perspektyvos“. Kanados fizikos žurnalas, t. 91, Nr. 4, p. 300–321, 2013. Žiūrėti: Leidėjo svetainė | „Google Scholar“
  6. Y. H. Li, J. F. Zhangas ir X. Zhangas: „Nauja pradinė naujojo agregrafinio tamsiosios energijos modelio sąlyga“. Kinų fizika B, t. 22, straipsnio ID 039501, 2013. Žiūrėti: Leidėjo svetainė | „Google Scholar“
  7. W. Zimdahl, J. C. Fabris, S. del Campo ir R. Herrera „Kosmologija su Ricci tipo tamsiąja energija“. AIP konferencijos pranešimų medžiaga, t. 1647, Nr. 1, 2015 m. 13–18 p. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  8. R. Kallosh, A. Linde ir M. Scalisi, „Infliacija, de Sitterio kraštovaizdis ir superhigso efektas“ Didelės energijos fizikos žurnalas, t. 2015, Nr. 3, 2015, 111 straipsnis. Žiūrėti: Leidėjo svetainė | „Google Scholar“
  9. K. Bamba, S. Nojiri ir S. D. Odintsovas „Skaliarinių laukų teorijų, realizuojančių infliaciją, rekonstravimas, atitinkantis Plancko ir BICEP2 rezultatus“. Fizikos raidės B, t. 737, p. 374–378, 2014. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  10. K. A. Miltonas: „Kazimiero energijų skaičiavimas renormalizuojamoje kvantinio lauko teorijoje“. Fizinė apžvalga D, t. 68, straipsnio ID 065020, 2003. Žiūrėti: leidėjo svetainėje | „Google Scholar“
  11. S. Weinbergas, „Kosmologinės nuolatinės problemos“, Šiuolaikinės fizikos apžvalgos, t. 61, Nr. 1, p. 1–23, 1989. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“ Zentralblatt MATH | „MathSciNet“
  12. M. Szydlowski ir W. Godlowski, „Visatos pagreitis, kurį lemia kazimiero jėga“, Tarptautinis šiuolaikinės fizikos žurnalas D, t. 17, Nr. 2, p. 343–366, 2008. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  13. R. Bousso, „Kosmologinė nuolatinė problema, tamsioji energija ir stygų teorijos peizažas“ & # x201CSbranduolinės fizikos darbai: praeitis, dabartis ir ateitis & # x201D, Pontifikinė mokslų akademija, Vatikanas, http://arxiv.org /abs/1203.0307. Peržiūrėkite: „Google Scholar“
  14. S. D. Bassas, „Kosmologinis pastovus galvosūkis: vakuuminės energijos nuo QCD iki tamsiosios energijos“, Symposium & # x201CQuantum Chromodynamics: History and Prospects & # x201D, Oberwoelz, Austrija, http://arxiv.org/abs/1210.3297. Peržiūrėkite: „Google Scholar“
  15. A. Dupays, B. Lamine ir A. Blanchard: „Ar tamsioji energija gali atsirasti iš kvantinių efektų kompaktiškoje papildomoje dimensijoje?“ Astronomija ir astrofizika, t. 554, straipsnis A60, 2013. Žiūrėti: leidėjo svetainėje | „Google Scholar“
  16. H. Razmi ir S. M. Shirazi: „Ar laisva vakuuminė energija yra begalinė?“ Aukštos energijos fizikos pažanga, t. 2015, straipsnio ID 278502, 3 puslapiai, 2015. Peržiūrėkite: Leidėjo svetainė | „Google Scholar“
  17. Y. Fujii: „Ar nulinio taško energija yra kosmologinės konstantos šaltinis?“ http://arxiv.org/abs/1403.3749. Peržiūrėkite: „Google Scholar“
  18. E. J. Copelandas, M. Sami ir S. Tsujikawa, „Tamsiosios energijos dinamika“ Tarptautinis šiuolaikinės fizikos žurnalas D. Gravitacija, astrofizika, kosmologija, t. 15, Nr. 11, p. 1753–1935, 2006. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“ „MathSciNet“
  19. P. J. Steinhardt, L. Wang ir I. Zlatev, „Kosmologiniai stebėjimo sprendimai“ Fizinė apžvalga D, t. 59, Nr. 12, straipsnio ID 123504, 1999. Žiūrėti: leidėjo svetainėje | „Google Scholar“
  20. T. Chiba, „Lėtai slenkanti tirpinimo kvintesencija“, Fizinė apžvalga D, t. 79, Nr. 8, straipsnio ID 083517, 8 puslapiai, 2009. Žiūrėti: Leidėjo svetainė | „Google Scholar“
  21. A. Barreira ir P. P. Avelino, „Sutapimo problemos antropiniai ir kosmologiniai sprendimai“. Fizinė apžvalga D, t. 83, straipsnio ID 103001, 2011. Žiūrėti: Leidėjo svetainėje | „Google Scholar“
  22. M. Hicken, W. M. Wood-Vasey, S. Blondin ir kt., „Patobulinti tamsios energijos apribojimai iš & # x7e100 naujų Ia tipo supernovos CfA supernovos šviesos kreivių“. „Astrofizikos žurnalas“, t. 700, p. 1097–1140, 2009. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  23. A. Carnero, E. S & # xe1nchez, M. Crocce, A. Cabr & # xe9 ir E. Gazta & # xf1aga „Fotometrinių šviečiančių raudonųjų galaktikų sankaupos & # x2014II. Kosminės pasekmės iš bariono akustinės skalės “ Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai, t. 419, Nr. 2, p. 1689–1694, 2012. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  24. N. Suzuki, D. Rubin, C. Lidman ir kt., „The Hablo kosminis teleskopas Klasterio „Supernovos“ tyrimas. V. Tamsiosios energijos apribojimų, viršijančių z & # x3e 1, pagerinimas ir ankstyvojo tipo supernovos pavyzdžio sudarymas “ „Astrofizikos žurnalas“, t. 746, p. 85, 2012. Žiūrėti: Leidėjų svetainė | „Google Scholar“
  25. S. Postnikovas, M. G. Dainotti, X. Hernandezas ir S. Capozziello, „Parametrinis kosmologinės būsenos lygties su SNeIa, BAO ir didelio raudonojo poslinkio GRB evoliucija tyrimas“. Astrofizikos žurnalas, t. 783, Nr. 2, 126 straipsnis, 2014. Peržiūrėkite: Leidėjo svetainė | „Google Scholar“
  26. B. W. Carroll ir D. A. Ostlie, Įvadas į šiuolaikinę astrofiziką, Pearson, San Franciskas, Kalifornija, JAV, 2007 m.

Autorių teisės

Autorių teisės & # xA9 2015 Žmogus Ho Chanas. Tai yra atviros prieigos straipsnis, platinamas pagal „Creative Commons“ priskyrimo licenciją, leidžiantis neribotai naudoti, platinti ir atgaminti bet kokioje laikmenoje, jei tik tinkamai cituojamas originalus kūrinys.


1. Įvadas

Vienas ryškiausių Higgso bozono (Aad ir kt., 2012 Chatrchyan ir kt., 2012) atradimo rezultatų buvo tas, kad jo masė glūdi režime, kuris prognozuoja, kad dabartinė vakuumo būsena yra klaidinga vakuuma, t. yra žemesnės energijos vakuumo būsena, į kurią gali silpti elektros srovės vakuumas (Degrassi ir kt., 2012 Buttazzo ir kt., 2013). Kad tai buvo galimybė standartiniame modelyje (SM), buvo žinoma jau seniai (Hung, 1979 Sher, 1993 Casas ir kt., 1996 Isidori ir kt., 2001 Ellis ir kt., 2009 Elias-Miro ir kt. , 2012). Tikslus Higgso potencialo elgesys yra jautrus eksperimento rezultatams, ypač Higgso ir viršutinio kvarko fizinėms masėms, taip pat fizikai už SM ribų. Dabartiniai geriausi Higgso ir viršutinių kvarkų masių įvertinimai (Tanabashi ir kt., 2018),

pastatykite standartinį modelį tiesiai į metastabilią sritį.

Kaip ir bet kurioje kvantinėje sistemoje, yra trys pagrindiniai vakuuminio skilimo būdai. Jie pavaizduoti 1 paveiksle. Jei sistema iš pradžių yra klaidingos vakuumo būsenos, perėjimas vyktų per kvantinį tunelį. Kita vertus, jei yra pakankamai energijos, pavyzdžiui, esant šilumos pusiausvyros būsenai, sistemai gali būti įmanoma klasikiniu būdu pereiti per barjerą. Trečiasis būdas susideda iš kvantinio tunelio iš sužadintos pradinės būsenos. Tai dažnai yra dominuojantis procesas, jei temperatūra yra per žema visiškai klasikiniam procesui. Visi trys mechanizmai gali būti svarbūs silpstant elektros srovės vakuumo būsenai ir jų greičiams, priklausomai nuo sąlygų. Kiekviename iš jų perėjimas iš pradžių įvyksta lokaliai nedideliu tūriu, sudarant mažą tikrojo vakuumo burbulą. Tada burbulas pradeda plėstis, labai greitai pasiekdamas šviesos greitį, bet kuris sunaikina viską savo keliu.

Figūra 1. Vakuuminio skilimo iliustracija potencialui su metastabiliu vakuumu kilmės vietoje.

Jei Visata būtų be galo sena, net savavališkai mažas vakuumo skilimo greitis būtų nesuderinamas su mūsų egzistavimu. Todėl vakuuminio metastabilumo pasekmės gali būti svarstomos tik kosmologiniame kontekste, atsižvelgiant į baigtinį amžių ir Visatos kosmologinę istoriją. Nors vakuuminis skilimo greitis šiais laikais yra labai lėtas, ankstyvojoje Visatoje taip nebuvo. Dideli Hablo rodikliai infliacijos metu ir vėliau aukšta temperatūra galėjo gerokai padidinti normą. Todėl tai, kad vis dar stebime Visatą jos silpnoje vakuumo būsenoje, leidžia apriboti kosmologinę istoriją, pavyzdžiui, pakartotinio įkaitimo temperatūrą ir pripūtimo skalę, ir standartinio modelio parametrus, tokius kaip dalelių masės ir ryšys tarp Higgso lauko ir erdvėlaikio kreivumas.

Šioje apžvalgoje aptarsime Higgso vakuuminio metastabilumo reikšmę ankstyvojoje Visatos kosmologijoje ir apibūdinsime dabartinę literatūros būklę. Mes taip pat aptariame visas teorines sistemas su išsamiais dariniais, kurių reikia galutiniams rezultatams gauti. Šis straipsnis papildo ankstesnes išsamias apžvalgas apie elektromagnetinį vakuuminį metastabilumą (Sher, 1989 Schrempp ir Wimmer, 1996), kuriuose pagrindinis dėmesys skiriamas dalelių fizikos aspektams, o ne kosmologiniam kontekstui, ir neseniai įvadinę apžvalgą (Moss, 2015), kurioje nagrinėjamas Higgso laukas kosmologijoje apskritai.

2 skyriuje mes pateikiame renormalizavimo grupės tobulinimą plokščioje erdvėje, naudodamiesi Yukawa teorija kaip pavyzdį prieš aptardami visą SM. 3 skyriuje pateikiama mūsų tikslams svarbių kreivų fonų kvantinio lauko teorijos apžvalga, įskaitant SM pakeitimus. 4 skyriuje mes apžvelgiame įvairius vakuuminio skilimo būdus. 5 skyriuje aptariame ryšį su kosmologija, o 6 skyriuje pateikiame baigiamąsias pastabas.

Mūsų metrinių ir kreivinių tenzorių ženklų sutartys yra (& # x02212, & # x02212 ir & # x02212) Misnerio ir kt. Klasifikacijoje. (1973 m.) Ir visoje vietoje naudosime vienetus, kuriuose sumažinta Plancko konstanta, Boltzmanno konstanta ir šviesos greitis yra vieningi, & # x0210F & # x02261 kB & # x02261 c & # x02261 1. Sumažintą Planko masę pateikia Niutono & # x00027s konstanta kaip

Žiūrovo lauko (paprastai Higso) vakuuminio laukimo vertei (VEV) naudosime & # x003C6, o inflatonui - & # x003D5, o SM Higgso dubletei - # x003A6. Inflatono potencialas yra U(& # x003D5) ir Higgso potencialą V(& # x003C6). Skaito fizinis Higgsas ir aukščiausios masės Mh ir Mt.


Tamsi energija slepiasi už fantominių laukų

Kvintesencijos ir fantomo laukai - dvi hipotezės, suformuluotos naudojant palydovų duomenis, tokius kaip Planckas ir WMAP, yra tarp daugybės teorijų, bandančių paaiškinti tamsiosios energijos prigimtį. Dabar tyrinėtojai iš Barselonos ir Atėnų teigia, kad abi galimybės yra tik miražas stebėjimuose ir tai, kad už šios energijos gali būti kvantinis vakuumas, judina mūsų visatą.

Kosmologai mano, kad maždaug tris ketvirtadalius visatos sudaro paslaptinga tamsi energija, kuri paaiškintų jos pagreitintą plėtrą. Tiesa ta, kad jie nežino, kas tai gali būti, todėl siūlo galimus sprendimus.

Vienas iš jų yra kvintesencijos, nematomos traukos veiksnio, kuris užuot pritraukęs, atstumia ir pagreitina kosmoso plėtrą, egzistavimas. Nuo klasikinio pasaulio iki viduramžių šis terminas reiškė eterį arba penktąjį gamtos elementą kartu su žeme, ugnimi, vandeniu ir oru.

Kita galimybė yra energijos ar fantomo lauko buvimas, kurio tankis laikui bėgant didėja ir sukelia eksponentinį kosminį pagreitį. Tai pasiektų tokį greitį, kad per maždaug 20 000 milijonų metų, vadinamame „Didžiuoju plyšiu“, gali sulaužyti atomų branduolines jėgas ir nutraukti Visatą.

Eksperimentiniai duomenys, kuriais grindžiamos šios dvi hipotezės, gaunami iš tokių palydovų kaip Planckas iš Europos kosmoso agentūros (ESA) ir NASA Wilkinsono mikrobangų anizotropijos zondo (WMAP). Dviejų zondų stebėjimai yra būtini norint išspręsti vadinamąją tamsiosios energijos būsenos lygtį, apibūdinančią matematinę formulę, tokią pačią, kaip ir kietųjų, skystųjų ir dujinių būsenų.

Dabar Barselonos universiteto (Ispanija) ir Atėnų akademijos (Graikija) mokslininkai naudojo tuos pačius palydovo duomenis, kad įrodytų, jog tamsiosios energijos elgesiui nereikia pasitelkti nei kvintesencijos, nei fantomo energijos, kad būtų paaiškinta. Išsami informacija buvo paskelbta žurnale „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“.

„Mūsų teorinis tyrimas parodo, kad tamsiosios energijos būsenos lygtis gali imituoti kvintesencijos lauką ar net fantomo lauką, nebūdamas vienas realybėje, taigi, kai matome šiuos efektus WMAP, Planck ir kitų instrumentų stebėjimuose, matome, kad tai yra miražas “, - sakė Joan Sol & agrave, viena iš Barselonos universiteto autorių.

Nieko pilnesnio už kvantinį vakuumą

„Tai, kas, mūsų manymu, vyksta, yra dinaminis kvantinio vakuumo, parametro, kurį galime apskaičiuoti, poveikis“, - paaiškino tyrėjas. Kvantinio vakuumo sąvoka neturi nieko bendra su klasikine absoliutaus niekio samprata. „Niekas nėra„ pilnesnis “už kvantinį vakuumą, nes jis yra pilnas svyravimų, kurie iš esmės prisideda prie vertybių, kurias mes stebime ir matuojame“, - pabrėžė Sol & agrave.

Šie mokslininkai teigia, kad tamsioji energija yra tam tikra dinaminės kvantinės vakuuminės energijos rūšis, veikianti pagreitintą mūsų visatos plėtimąsi. Tai prieštarauja tradicinei statinei vakuuminei energijai arba kosmologinei konstantai.

Šio keisto vakuumo trūkumas yra tas, kad iš jo kyla tokios problemos kaip kosmologinė konstanta, teorinių duomenų ir kvantinės teorijos prognozių neatitikimas, kuris varo fizikus.

„Tačiau kvintesencijos ir fantomo laukai vis dar yra problematiškesni, todėl dinaminiu kvantiniu vakuumu pagrįstas paaiškinimas galėtų būti paprastesnis ir natūralesnis“, - padarė išvadą Sol & agrave.


„Big Rip“ teorija

Taip. „Didysis hitas“ yra dabartinė mėgstamiausia mėnulio formavimosi teorija. Tai prasminga, kai žiūrite į geologinius ir mėnulio uolienų tyrimus. Mėnulio uolienų chemija skiriasi nuo bet kurio kito Saulės sistemos kūno, gelbėjančio žemę.

Gijos pavadinimą pakeičiau iš & quotBig Hit Theory & quot į & quotBig Rip Theory & quot. „Chronos“ paskelbė, kai gija dar turėjo savo pirminį pavadinimą.

Manau, kad popierius, kuris pirmą kartą paskatino šią idėją, buvo

Apie netechninę ekspoziciją skaitykite

Joe, tai tik šalutinis komentaras: pažiūrėk į DATAS medžiagai, į kurią George'as jums ką tik pateikė nuorodas.

Nesu daug girdėjęs apie & quotbig rip & quot scenarijų nuo 2005 m.

Pamenu, daug apie tai girdėjau dar 2003–2004 m., Tačiau nuo to laiko šurmulys nutilo.

Dabartinis astronomų naudojamas modelis, kuris, atrodo, gerai tinka duomenims, kurie iki šiol buvo gauti nuo 2005 m. (Pvz., Iš tokių erdvėlaivių kaip WMAP), nėra didelis. Jis paspartino plėtrą, tačiau pagreitis yra gana švelnus ir neišardo nei mūsų galaktikos, nei Saulės sistemos, nei nieko tokio masto.

Visada gali būti, kad duomenys yra neteisingi, o būsimieji duomenys parodys skirtingus kosminius parametrus ir skirtingą plėtimosi istoriją, o scenarijus & quotbig rip & quot gali vėl sugrįžti ir tapti madinga idėja.

Joe, tai tik šalutinis komentaras: pažiūrėk į DATAS medžiagai, į kurią George'as jums ką tik pateikė nuorodas.

Nesu daug girdėjęs apie & quotbig rip & quot scenarijų nuo 2005 m.

Pamenu, daug apie tai girdėjau dar 2003–2004 m., Tačiau nuo to laiko šurmulys nutilo.

Dabartinis astronomų naudojamas modelis, kuris, atrodo, gerai tinka duomenims, kurie iki šiol buvo gauti nuo 2005 m. (Pvz., Iš tokių erdvėlaivių kaip WMAP), nėra didelis. Jis paspartino plėtrą, tačiau pagreitis yra gana švelnus ir neišardo nei mūsų galaktikos, nei Saulės sistemos, nei nieko tokio masto.

Visada gali būti, kad duomenys yra neteisingi, o būsimieji duomenys parodys skirtingus kosminius parametrus ir skirtingą plėtimosi istoriją, o scenarijus & quotbig rip & quot gali vėl sugrįžti ir tapti madinga idėja.

Bendras kosmologų ir astrofizikų sutarimas yra tas, kad & quotBig Rip & quot yra nesąmonė. Prieš kelerius metus tai šiek tiek palakstė ir žiniasklaida bėgo kartu. Ir, būdinga pagrindinėms žiniasklaidos priemonėms, jie iš to išleido daugiau ir reiškė, kad tai rimta teorija. ko nebuvo.

Iš esmės tai pažeidžia įvairiausius fizikos dėsnius. Konkrečiai, tai reikalauja, kad kosmologinė konstanta kistų laikui bėgant. kurio nepriima dauguma šios srities specialistų, ir nepatvirtina stebėjimo įrodymais. Kiek galime būti tikri, kosmologinė konstanta yra konstanta ir nekinta laikui bėgant.

Atsižvelgiant į tai, kad KK laikui bėgant nesikeičia (arba nepadidėja), „juodai energijai“ jokiu būdu negalima įveikti susietų struktūrų, tokių kaip galaktikos, Saulės sistemos, planetos, žmonės, molekulės, atomai ir kt.


4. Vakuuminis skilimas

4.1. Kvantinis tunelis ir burbulo branduolys

Pagrindinis vakuuminio skilimo mechanizmas standartiniame modelyje iš esmės yra tiesioginis įprasto kvantinio tunelio išplėtimas į kvantinio lauko teorijas. Įprastoje kvantinėje mechanikoje potencialaus barjero sulaikytų dalelių bangos funkcija gali prasiskverbti į klasikiniu požiūriu draudžiamą barjero sritį, todėl kitoje pusėje galima rasti tikimybę, kad nulis nėra nulis. Energijos dalelių perėjimo greitis E įvykis ant užtvaros, kurią apibūdina potencialas W(x) galima įvertinti naudojant WKB metodą (Coleman, 1985),

kur x1, x2 yra potencialo lūžio taškai. Kaip aišku iš šios išraiškos, tunelių greitį slopina platūs ir aukšti barjerai.

Nors (4.1) lygtį iš esmės galima įvertinti tiesiogiai, mes vadovausimės kitokiu požiūriu, kuris lengvai apibendrins kvantinio lauko teorijas (Coleman, 1977 Brownas ir Weinbergas, 2007). Idėja yra naudoti judesio lygtį,

Regionas (x1, x2) yra klasiškai draudžiama, nes W(x) & # x02212 E & # x0003E 0 ten. Tačiau galime pritaikyti triuką, analitiškai pratęsdami laiką įsivaizduojamai vertei: & # x003C4 = tai, kuris suteikia Euklido judesio lygtis,

Svarbiausias šių lygčių bruožas yra tas, kad potencialas buvo veiksmingai apverstas. Tai reiškia, kad galime rasti klasikinį sprendimą, kuris nurieda per barjerą tarp posūkio taškų x1 ir x2. Jei mes galime rasti šį sprendimą, tai leidžia mums dar kartą išreikšti integralą (4.1) lygtyje kaip

kur SE yra Euklido veiksmas, atitinkantis (4.3) lygtį

kol xB(& # x003C4) yra Euklido judesio lygčių atmetimo sprendimas, tenkinantis x & # x02032 (& # x003C4 1) = x & # x02032 (& # x003C4 2) = 0 ir xfv(& # x003C4) yra pastovus sprendimas, sėdintis klaidingame vakuume su energija E. & # X0201Cbounce & # x0201D sprendimas taip pavadintas, nes energijos taupymo dėka matome, kad jis prasideda x1, nurieda apverstą potencialą prieš & # x0201šokant & # x0201D x2 ir rieda atgal. Suradę šį sprendimą ir įvertinę jo veikimą, galime apskaičiuoti tunelio per barjerą greitį.

Šis argumentas tiesiai šviesiai apibendrintas daugelio kūno kvantinėse sistemose, kur mes naudojame veiksmą

Turint daugiau nei vieną laisvės laipsnį, iš tikrųjų yra begalinis skaičius kelių qi(& # x003C4) galėtų praeiti pro barjerą, o tai atitinka begalinį sprendimų skaičių. Tačiau kadangi skilimo greitis eksponentiškai priklauso nuo veiksmo, & # x00393 & # x0221D e - SE [qi], akivaizdu, kad reikšmingai prisidės tik sprendimas su mažiausiomis euklidinėmis priemonėmis, nes tai dominuos skilimo greičiu ( Kitaip tariant, tuneliavimas vyksta mažiausio pasipriešinimo keliu & # x0201C & # x0201D).

Apibendrinimas iš daugelio kūno sistemų, qi, į kvantinio lauko teoriją su skaliariniu lauku & # x003C6 (x) yra nesudėtinga,

Čia integralas yra virš plokščios keturių dimensijų Euklido erdvės ir atkreipkite dėmesį, kad priešingas potencialo ženklas veda prie priešingo ženklo judesio lygtyse,

Nors ir vilioja interpretuoti V(& # x003D5), nes tai gali būti tunelis, tai tik šiek tiek tiesa. Analogas W(qi) (4.6) lygtyje yra lauko konfigūracijos & # x003C6 (x), kurį suteikia vientisa erdvinė erdvė,

kur & # x02207 & # x003C6 reiškia erdvinis lauko vedinys. Analogiškai su kvantine mechanika, šis terminas turėtų būti laikomas potencialo dalimi, nes jo daugybė kūno atitikmenų yra artimiausių kaimynų sąveika tarp gretimų laisvės laipsnių, qi, qi& # x000B11. Tai visų pirma reiškia, kad kvantinėje mechanikoje dalelė atsiranda po tunelio taške x2 kuri turi tą pačią potencialią energiją, W(x1) = W(x2), kvantinio lauko teorijoje laukas atsiranda žemesnis žemyn potencialą V.

Lauko teorijoje analogas x2 yra lauko konfigūracija, & # x003C6 (x), gaunamas pjaustant atšokimo tirpalą jo viduryje. Tai yra branduolio turintis & # x0201Tiesa-vakuumas & # x0201D burbulas, kurio skilimo greitį lemia atmetimo tirpalo euklidinis veiksmas, & # x003C6B. Kaip pamatysime 4.7 skyriuje, dominuojantys euklido sprendimai yra O(4) simetrija, o tai reiškia, kad burbulas branduoliu su O(3, 1) simetrija. Dėl to jis plečiasi beveik šviesos greičiu, todėl erdvė aplink branduolio atkūrimo tašką yra paverčiama tikru vakuumu, išleidžiant energiją į burbulo sienelę. Be sunaikinimo, kurį tai atskleis, ir skirtingų burbulo viduje esančių pagrindinių dalelių masių, rezultatas taip pat yra gravitacinis burbulo žlugimas (Coleman ir De Luccia, 1980), todėl jo branduolys mūsų praeities šviesos kūgyje tampa visiškai nesuderinamas. su trivialiu pastebėjimu, kad vakuumas dar nesuyra.

Taikant kosmologines, taip pat ir kitas sritis, taip pat svarbu atsižvelgti į termiškai sukeltų svyravimų per užtvarą poveikį. Brownas ir Weinbergas (2007) apibūdina, kaip šiluminiai efektai gali būti įtraukti į pirmiau pateiktą argumentą. Esant ne nulinei temperatūrai, mes turime integruotis į galimas sužadintas būsenas ir skilimo rodiklį, kuris priklauso nuo energijos,

kur B(E) yra (nuo energijos priklausantis) Euklido veikimo skirtumas tarp peršokimo tirpalo ir sužadintos energijos būsenos E. Šiame integrale dominuoja energija, sumažinanti eksponentą & # x003B2E + B(E), kurį lengva įrodyti

kur & # x003C41, & # x003C42 yra pradinės ir galutinės (nuo energijos priklausančio) atmetimo tirpalo vertės įsivaizduojamu laiku. Kitaip tariant, peršokimo tirpalas yra periodiškas įsivaizduojamu laiku, o periodą kontroliuoja temperatūra.

Kvantinio lauko teorijoje metastabilaus vakuuminio skilimo tūrio ir laiko vieneto skilimo greitį pirmiausia aptarė Colemanas (Coleman, 1977 Callan ir Coleman, 1977), ir jį pateikia

yra skirtumas tarp vadinamojo atmetimo sprendimo & # x003C6 euklido veiksmoB euklido (Wick pasuktos) judesio lygčių ir pastovaus sprendimo & # x003C6 veikimasfv kuris sėdi klaidingame vakuume. S& # x02033 žymi antrąjį nurodyto sprendimo Euklido veiksmo darinį, o det & # x02032 žymi funkcinį determinantą, išskėrus keturis nulinio režimo svyravimus, kurie atitinka peradresavimo vertimus (jie yra atsakingi už formulę, suteikiančią skilimą norma tūrio vienetui). Tikslūs išankstinio koeficiento skaičiavimai A standartiniame modelyje buvo atlikti Isidori ir kt. (2001), ir apima visų laukų, kurie susiejami su Higgais, atmetimo sprendimo svyravimų skaičiavimą. Tam reikia iš naujo normalizuoti kilpos pataisas, taip pat vengti dvigubo skaičiavimo, išplėsti aplink medžio lygio atmetimą, o ne atšokimą kilpos pataisytame potenciale.

Gravitaciniu atveju prefaktorius A yra sunkiau apskaičiuoti. Pagrindinis klausimas yra tai, kad jis apima ir Higgą, ir gravitacinis svyravimų ir be galimybės iš naujo normalizuoti susidariusias gravitono kilpas, skaičiavimas tampa daug sunkesnis. Įvairiai bandyta tai padaryti naudojant 4.5 skyriuje aptartus svyravimus (žr., Pavyzdžiui, Dunne ir Wang, 2006 Lee ir Weinberg, 2014, Koehn ir kt., 2015), tačiau pilnas aprašymas, ypač „Standard Model“ atveju, yra dar nėra.

Daugeliu atvejų yra tikslinga įvertinti prefaktorių A naudojant matmenų analizę. Nes A turi keturis matmenis, galima tikėtis

kur & # x003BC yra momentinio tirpalo charakteristinė energijos skalė. Dėl eksponentinės priklausomybės nuo skilimo rodiklio, B, tai nesukels didelių klaidų, todėl naudosime šį rezultatą, jei nebus tikslesnių įverčių.

4.2. Asimptotiškai plokščias erdvės laikas esant nulinei temperatūrai

Plokščioje Minkowskio erdvėje atmetimo sprendimas atitinka Euklido veiksmo balno tašką,

su viena neigiama savine verte (žr. 4.5 skyrių). Kadangi (4.12) lygtis eksponentiškai priklauso nuo atmetimo veiksmo, prisidės tik žemiausio veiksmo atmetimo sprendimai. Plokščioje erdvėje visada yra žemiausio veiksmo sprendimas O(4) simetrija (Coleman ir kt., 1978). Tai reiškia, kad peršokimo judesio lygtis galima sumažinti iki

atsižvelgiant į ribines sąlygas & # x003C6. (0) = 0 ir & # x003C6 (r & # x02192 & # x0221E) & # x02192 & # x003C6fv. Tai užtikrina, kad atmetimo veiksmas yra baigtinis, taigi į skilimo greitį įneša nulį. Visada yra nereikšmingų sprendimų, atitinkančių potencialo minimumus V(& # x003C6), tačiau jie neprisideda prie vakuuminio skilimo, nes neturi neigiamų savybių.

Pvz., Teorijoje su pastoviu neigiamu keturkampiu sujungimu, tai yra

egzistuoja „Lee-Weinberg“ arba „Fubini“ atšokimas (Fubini, 1976 Lee ir Weinberg, 1986). Tai yra formos sprendimas:

kur savavališkas parametras rB apibūdina atšokimo dydį (taigi ir branduolio burbulą). Šis savavališkas parametras pasirodo teorijoje, nes potencialioji lygtis (4.17) yra konformiai nekintama, taigi visų mastelių atšokimai vienodai prisideda prie veiksmo

Tiesą sakant, panašūs atšokimai apytiksliai prisideda standartiniame modelyje, kai movų eiga nutraukia šią apytikslę konforminę simetriją, taigi šuoliai pagal eilę yra ta skalė, kurioje & # x003BB yra neigiamiausia (tai yra mažiausia & # x003BB ( & # x003BC) bėgimo kreivė) dominuoja irimo greičiu (Isidori ir kt., 2001).

Į išsamų skaičiavimą taip pat būtų įtrauktas sunkumas, todėl reikėtų surasti atitinkamą veiksmo balno tašką

kur R yra Ricci skalaras. Svarbiausia gravitacinė lygties (4.19) korekcija yra Isidori ir kt. (2008)

Kitas metodas yra atmetimo lygčių sprendimas skaitmeniniu būdu, o tai leidžia panaudoti tiksliąsias lauko ir Einšteino lygtis ir visą efektyvų potencialą. Skirtumas yra antrosios eilės korekcija (Isidori ir kt., 2008). Naudojant medžio lygio RGI efektyvų potencialą (2.23), gaunamas visas skaitinis rezultatas, įskaitant gravitacinius efektus Mt = 173,34 GeV, Mh = 125,15 GeV, & # x003B1S(Mz) = 0,1184 ir minimalus sujungimas & # x003BE = 0 yra Rajantie ir Stopyra (2017)

Nemažiausia Higgso kreivumo jungties & # x003BE vertė keičia smūgio tirpalo veikimą ir formą (taigi ir tunelyje dominuojančią skalę) (Isidori et al., 2008 Czerwinska et al., 2016 Rajantie and Stopyra, 2017 Salvio ir kt., 2016 Czerwinska ir kt., 2017). 5 paveiksle parodytas atmetimo veiksmas B kaip & # x003BE funkcija, skaičiuojama skaičiuojant Rajantie ir Stopyra (2017). Kaip rodo siužetas, veiksmas yra mažiausias šalia konforminės vertės & # x003BE = 1/6. & # X003BE & # x02248 1/6 atveju rezultatas gerai sutampa su perturbaciniu skaičiavimu (Salvio ir kt., 2016),

Palyginimui, tiems patiems parametrams plokščioje erdvėje yra skaičiais apskaičiuotas skilimo rodiklis (Rajantie ir Stopyra, 2017)

kuris yra labai artimas visam gravitacijos rezultatui su konformine jungtimi & # x003BE = 1/6. Analitinis aproksimavimas (4.19) naudojant & # x003BC min = 2. 79 & # x000D7 1 0 17 & # x000A0GeV suteikia

Prefaktoriaus skaičiavimai A parodo, kad skilimo laipsnis (4.12) yra gerai apytiksliai nustatytas Isidori ir kt. (2001)

kur skaitinė vertė atitinka veiksmą (4.22). Tai sutampa su matmenų analizės įvertinimu (4.14). Tačiau atkreipkite dėmesį, kad norma yra labai jautri viršutinio kvarko ir Higgso bozono masei, taip pat ir aukštesnio matmens operatoriams (Branchina ir Messina, 2013 Branchina ir kt., 2015).

5 paveikslas. Nubraižykite plokščio klaidingo vakuumo skilimo greitį skirtingoms nemenkiausios jungties reikšmėms & # x003BE. Mažiausias veiksmas gaunamas artimas konforminei vertei & # x003BE = 1/6 ir gerai sutampa su plokščios erdvės rezultatu (4.24). Iš pradžių paskelbta leidiniuose „Rajantie and Stopyra“ (2017).

Mažos juodosios skylės buvimas gali katalizuoti vakuuminį skilimą ir padaryti jį žymiai greitesnį (Gregory et al., 2014 Burda et al., 2015a, b, 2016 Tetradis, 2016). Vakuuminio skilimo momento veikimą esant sėklos juodajai skylei suteikia

kur Msėkla ir Mlikučiai yra sėklos juodosios skylės ir likusios juodosios skylės masės. M sėklų & # x02272 1 0 5 M P & # x02248 1 g juodųjų skylių vakuumo skilimo greitis tampa neslopinamas. Tai galima interpretuoti (Tetradis, 2016 Mukaida ir Yamada, 2017) kaip šiluminį efektą dėl juodosios skylės temperatūros T sėklos = M P 2 / M sėklos. Vakuuminio skilimo katalizė nebūtinai atmeta kosmologinius scenarijus su pirmapradėmis juodosiomis skylėmis, nes teigiamos ne minimalaus sujungimo reikšmės & # x003BE nuslopintų vakuuminį skilimą esant juodajai skylei (Canko ir kt., 2018).

4.3. Nulinė temperatūra

Šilumos vonelės, kurios temperatūra nėra nulinė, buvimas daro didelę įtaką vakuumo skilimo greičiui & # x00393 (Anderson, 1990 Arnold ir Vokos, 1991). Viena vertus, terminė vonia modifikuoja efektyvų Higgso lauko potencialą, kita vertus, kaip aptarta 4.1 skyriuje, ji modifikuoja patį procesą, nes jis gali prasidėti ne iš vakuumo, o iš sužadintos būsenos.

Vienos kilpos lygiu galutinis temperatūros efektyvusis potencialas gali būti užrašytas kaip Arnoldas ir Vokosas (1991)

kur ni ir M i 2 yra pateikti 1 lentelėje (atsižvelgiant į H = 0). Esant aukštai temperatūrai, T & # x0226B Mh, tai galima apytiksliai

Todėl šilumos svyravimai teigiamai prisideda prie kvadratinio termino. Tai padidina galimo barjero aukštį, todėl, atrodo, slopina skilimo greitį.

Esant ne nulinei temperatūrai, skilimo procesą apibūdina periodinis momentinis tirpalas su periodu & # x003B2 Euklido laiko kryptimi. Esant aukštai temperatūrai, tirpalas tampa nepriklausomas nuo Euklido laiko ir interpretuoja klasikinę sfalerono konfigūraciją. Taigi momentinį veiksmą teikia

kur Esph yra sfererono energija, kuri yra trijų matmenų balno taško konfigūracija, analogiška „Coleman“ atšokimui (4.16), ir tenkina lygtį.

Naudojant pastovaus neigiamo ir # x003BB aproksimavimą, veiksmas yra Arnoldas ir Vokosas (1991)

Kadangi & # x003B3 & # x0226A 1, tai yra mažesnė už nulinės temperatūros veiksmą (4.19). Todėl grynasis nulinės temperatūros poveikis yra padidinti vakuumo skilimo greitį, lyginant su nulinės temperatūros atveju.

Tiksliau, sfererono tirpalai buvo skaičiuojami skaičiais Delle Rose ir kt. (2016) ir Salvio ir kt. (2016). Esant aukštai temperatūrai T & # x02273 10 16 GeV, veiksmas yra apytiksliai

Kai temperatūra sumažėja, veiksmas padidėja, taigi B(10 14 GeV) ir # x0007E 400.

Salvio ir kt. (2016) gavo visiškai keturių dimensijų momentoninius sprendimus skaitine prasme, neprisiimdami nepriklausomybės nuo Euklido laiko, ir nustatė, kad trimačiai sfalerono sprendimai visada turi mažiausią poveikį, todėl yra dominuojantys sprendimai. Jie taip pat parodė, kad įtraukus kvadratinio termino (4.30) dviejų kilpų korekcijas arba Higgso kinetinio termino vienos kilpos korekcijas, veiksmas koreguojamas tik nedaug.

Atsižvelgiant į prefaktorių, vakuumo skilimo greitis esant nulio temperatūrai yra (Espinosa ir kt., 2008 Delle Rose ir kt., 2016)

4.4. Vakuuminis skilimas de Sitter erdvėje

Teorema (Coleman et al., 1978), kuri tęsiasi nuo plokščios erdvės iki išlenktos erdvės, garantuoja O(4) atšokimo simetrija nebetaikoma. Tačiau yra keletas įrodymų, kad foninėje metrikoje, kurioje laikomasi šios simetrijos, O(4) vis dar turėtų dominuoti simetriški sprendimai (Masoumi ir Weinberg, 2012). Tai apims ypatingą ypatingą šioje apžvalgoje susidomėjimo atvejį - infliacinį arba de Sitter pagrindą 3. Wick pasuktą metriką galima įdėti į koordinačių sistemą 3, kuri daro O(4) atšokimo simetrija iškart pasireiškia,

kur & # x003C7 yra radialinis kintamasis, d & # x003A9 3 2 yra 3 sferų metrika ir a 2 (& # x003C7) yra skalės koeficientas, fiziškai apibūdinantis paviršiaus kreivės spindulį esant pastoviai & # x003C7. Tada šokimo judesio lygtys įgauna formą (Coleman ir De Luccia, 1980)

Mes apsvarstysime atvejį, kai klaidingas vakuumas turi teigiamą energijos tankį, V(& # x003C6fv) ir # x0003E 0, taigi ir nulio Hablo norma

Ribinėms sąlygoms, kurias turi atitikti atmetimo tirpalas, reikia skirti ypatingą dėmesį: a(0) = 0 reikalinga dėl apibrėžties a(& # x003C7) kaip pastovaus & # x003C7 paviršiaus kreivumo spindulys, o mums reikalingas & # x003C6. (0) = & # x003C6. (& # x003C7 max) = 0, kur & # x003C7maks & # x0003E 0 apibrėžiama a(& # x003C7maks) = 0. Šios kraštinės sąlygos vengia koordinuotų singuliarumų, esant & # x003C7 = 0, & # x003C7maks suteikiant begalinius rezultatus, tačiau reikia atsižvelgti į savitą savybę, kad atšokimai yra kompaktiški ir niekur nepriartėja prie netikrojo vakuumo.

Vieną būdą suprasti šį savitą bruožą aptarė Brownas ir Weinbergas (2007). Jie laikė vakuuminį skilimą de Sittero erdvėje, ypač statinio pleistro koordinates, kur metrika įgauna formą

kur d & # x003A9 n - 2 2 yra n & # x02212 2 sferų metrika (šiuo atveju n = 4). Svarbus šių koordinačių bruožas yra tas, kad jie galioja tik iki horizonto r = 1/H. Tada Euklido veiksmą galima perrašyti taip

kur ht yra likusi erdvinė metrika. Brownas ir Weinbergas tai interpretavo taip, kad tuneliavimas vyksta a kompaktiška Euklido erdvė, išlenkta trimatė geometrija. Ši kompaktiškumo sąlyga atsispindi ribinėse sąlygose & # x003C6. (0) = & # x003C6. (& # x003C7 max), kurie neišvengiamai sukuria kompaktišką atšokimo sprendimą. Jie pastebėjo, kad tas pats efektas būtų matomas nagrinėjant erdvėje išlenktą visatą su ta pačia erdvine geometrija, bet su temperatūra nulis,

Tai atitinka de Sittero erdvės Gibbonso-Hawkingo temperatūrą (Gibbons ir Hawking, 1977) ir reiškia, kad atšokimas de Sitterio erdvėje gali būti termiškai interpretuojamas.

Paprasčiausias (4.37) ir (4.38) lygčių sprendimas yra Hawkingo-Mosso sprendimas (Hawking ir Moss, 1982). Tai yra pastovus sprendimas, kuriam & # x003C6 = & # x003C6baras visą Euklido laikotarpį sėdi barjero viršuje, o skalės koeficientą pateikia

Taigi & # x003C7maks = & # x003C0 /HHM. Tada analiziškai lengvai apskaičiuojamas lygties (4.13) veiksmų skirtumas

Ypač svarbi riba yra ta, kurioje & # x00394 V(& # x003C6baras) = V(& # x003C6baras) & # x02212 V(& # x003C6fv) & # x0226A V(& # x003C6fv). Tokiu atveju (4.44) lygtis yra apytiksliai

kur H 2 = V (& # x003C6 fv) / 3 M P 2 yra fono Hablo dažnis. Galima tikėtis, kad skilimo greičio prefaktorius (4.14) bus Hablo skalėje, todėl vakuuminio skilimo greitį dėl Hawking-Moss momentono galima apytiksliai apskaičiuoti

Lygtis (4.45) turi paprastą terminę interpretaciją: tai energijos, reikalingos visam Hablo tūriui sužadinti, santykis 4 & # x003C0 / 3H 3 nuo netikro vakuumo iki užtvaros viršaus, padalijus iš fono Gibbons-Hawking temperatūros (4,42). Todėl klasikinėje statistinėje fizikoje tai gali būti suprantama kaip Boltzmanno slopinimas.

Atmetimo lygtis (4.37) ir (4.38) taip pat dažnai turi Coleman-de Luccia (CdL) momentus, kurių laukas monotoniškai padidėja nuo & # x003C6 (0) & # x0003C & # x003C6baras į & # x003C6 (& # x003C7min) & # x0003E & # x003C6baras. Jei žemas klaidingas vakuumo Hablo dažnis, H & # x0226A & # x003BCmin, CdL sprendimą galima rasti kaip perturbacinę lygties (4.18) korekciją su veiksmu (Shkerin and Sibiryakov, 2015)

Skaitmeniniai standartinio modelio HM ir CdL atmetimo sprendimai buvo rasti Rajantie ir Stopyra (2018), o parametrams atitinkami veiksmai pateikti 6 paveiksle. Mh = 125,15GeV, Mt = 173,34GeV, & # x003B1S = 0.1184. Galime pastebėti, kad esant mažiems Hablo greičiams, CdL sprendimas veikia mažiau nei HM sprendimas. Pavyzdžiui, foninio Hablo greičio atveju H = 1.1937 & # x000D7 10 8 GeV, skaitinis rezultatas yra BCdL = 1805,8 fiksuotoje de Sitter foninėje metrikoje ir BCdL = 1808,26, įskaitant gravitacinę atgalinę reakciją. CdL veiksmas taip pat beveik nepriklauso nuo Hablo greičio.

6 paveikslas. CdL bounce skilimo rodiklis, parodytas Hawking-Moss tirpale standartiniame modelyje su Mt = 173,34GeV, Mh = 125,15 GeV, & # x003B1S(MZ) = 11184. Kritinės vertės H crit = 1. 193 & # x000D7 1 0 8 & # x000A0GeV, H kryžius = 1. Taip pat braižomi 931 & # x000D7 1 0 8 & # x000A0GeV B0, atmetimo veiksmas, gautas H = 0.

Kita vertus, didėjant Hablo rodikliui, Hawkingo-Mosso veiksmas (4,44) greitai mažėja. Jis kerta žemiau BCdL pagal Hablo greitį (Rajantie ir Stopyra, 2018)

Tuo mažesniu nei Hablo tarifu, H & # x0003E Hkirsti vakuuminiame skilime vyrauja „Coleman-de Luccia instanton“, apibūdinantis kvantinį tunelį per potencialias kliūtis, tuo tarpu H & # x0003E Hkirsti, vyraujantis procesas yra Hawking-Moss momentonas. Tai toliau aptariama 4.6 skyriuje.

Be HM ir CdL sprendimų, taip pat galima rasti svyruojančius sprendimus (Hackworth ir Weinberg, 2005 Weinberg, 2006 Lee ir kt., 2015, 2017), kertančius barjero viršų & # x003C6baras kelis kartus tarp & # x003C7 = 0 ir & # x003C7 = & # x003C7maksir papildomus į CdL panašius sprendimus su didesniu veiksmu (Hackworthas ir Weinbergas, 2005 Rajantie ir Stopyra, 2018). Pastarieji buvo rasti skaitmeniniu būdu standartiniame modelyje Rajantie ir Stopyra (2018). Kadangi šie tirpalai turi didesnį poveikį nei HM ir CdL tirpalai, jie yra labai subdominantiški kaip vakuuminio skilimo kanalai. Svyruojantys tirpalai taip pat turi daugiau nei vieną neigiamą savąją vertę (Dunne ir Wang, 2006 Lavrelashvili, 2006).

4.5. Neigiamos savinės vertės

Kad nejudantis veiksmo taškas apibūdintų vakuuminį skilimą, jis turi turėti tiksliai vieną neigiamą savąją vertę. Priežastis yra ta, kad metastabiliojo vakuumo skilimo greitį lemia įsivaizduojama energijos dalis, apskaičiuota pagal efektyvų veiksmą (Callan ir Coleman, 1977), taigi prisidės tik tie sprendimai, kurie prisideda įsivaizduojamą dalį vakuumo energijoje. metastabilumas.

Šis reikalavimas įvyksta per funkcinį determinantą, kuris užkoduoja atmetimo tirpalo kvantines pataisas. Šį funkcinį determinantą suteikia produktas, viršijantis svyravimų aplink atitinkamą atmetimo tirpalą vertes. Plokščioje erdvėje visa tai patenkina (Callan ir Coleman, 1977)

kur & # x003C6B yra išplėstas sprendimas. O(4) simetriški atmetimo sprendimai plokščioje erdvėje gali būti parodyti turintys bent vieną neigiamą savąją vertę, nes jie turi nulinius režimus, atitinkančius peršokimo aplink erdvėlaikį vertimus. Tiesą sakant, tokia savoji vertė turi būti tik viena. Tirpalai, turintys daugiau neigiamų savinių verčių, neprisideda prie tuneliavimo greičio, nes nors jie yra stacionarūs Euklido veiksmo taškai, jie nėra barjero prasiskverbimo integralo (4.1), gauto iš WKB aproksimacijos, minimumai (Coleman, 1985).

Gravitaciniu atveju situacija yra kiek kitokia, tačiau dėl to, kad be skaliarinio lauko galime atsižvelgti ir į metrinius svyravimus dėl atšokimo sprendimo. Kvadratinį veiksmą dėl svyravimų dėl atšokimo išlenktoje erdvėje pirmiausia padarė Lavrelashvili ir kt. (1985) ir buvo apsvarstyta keleto autorių (Lavrelashvili, 2006 Lee ir Weinberg, 2014 Koehn et al., 2015). Tai įgauna matuoklio nekintamą formą

ir f yra sudėtinga a ir & # x003C6, kuriuos galite rasti Lee ir Weinberg (2014), Lavrelashvili (2006) ir Koehn ir kt. (2015). Šio Lagrangiano analizė yra sudėtinga, tačiau galima padaryti keletą išvadų. Pirmiausia galima teigti, kad šis veiksmas išplito aplink CdL atmetimo sprendimą visada turi be galo daug neigiamų savybių. Tai vadinamoji & # x0201negatyvaus režimo problema & # x0201D (Lavrelashvili, 2006 Lee ir Weinberg, 2014 Koehn et al., 2015). Argumentas, išsakytas Lee ir Weinberg (2014), yra tas, kad galime perrašyti iš naujo Klausimas naudojant lygtį (4.38) kaip

Atminkite, kad atmetimo taškas visada atitinka & # x00227 = 0, o tai yra didžiausia vertė, gauta a(& # x003C7). Vadinasi, visada yra regionas, kuriame Klausimas yra neigiamas, taigi l = 0 režimų (4.50) lygtyje galima sukonstruoti neigiamą kinetinį terminą. Tai reiškia, kad pakankamai greitai besikeičiančių svyravimų veikimas nebus ribojamas žemiau, todėl yra begalinis aukšto dažnio bokštas, greitai svyruojantys svyravimai, kurie visi turi neigiamą savąją vertę. Atkreipkite dėmesį, kad l = 1, kvadratinis Lagrangianas yra lygus nuliui (tai yra nuliniai režimai, susiję su atmetimo vertimais), o l & # x0003E 1, tiek skaitiklis, tiek vardiklis (4.50) lygtyje yra neigiami, todėl kinetiniai terminai visada yra teigiami. Nuo Klausimas = 1 lygioje vietoje (gaunama imant MP & # x02192 & # x0221E riba), akivaizdu, kad šie & # x0201Čiauriai svyruojantys & # x0201D režimai yra kažkaip susieti su gravitaciniu sektoriumi.

Iš pradžių atrodo, kad tai susiję, tačiau Lee ir Weinberg (2014) buvo pabrėžta, kad šie aukšto dažnio svyravimai savaime yra susiję su kvantinės gravitacijos indėliais ir todėl gali neturėti įtakos tuneliams. Jei sutelksime dėmesį į & # x0201Clėtai besikeičiančius & # x0201D režimus, jų struktūra bus daug panašesnė į analogiškus plokščios erdvės atšokimus. Išvada, kurią turėtume padaryti tada, yra ta, kad sprendimas yra aktualus tik tuo atveju, jei yra vienas lėtai kinta neigiama savoji vertė.

4.6. „Hawking-Moss“ / „Coleman-de Luccia“ perėjimas

Kaip aptarta 4.4 skyriuje, yra dviejų tipų sprendimai, kurie prisideda prie vakuuminio skilimo de Sitter erdvėje. Pirmasis yra „Hawking-Moss“ tirpalas (4.43), o antrasis - „Coleman-de Luccia“ tirpalas, kuris vieną kartą peržengia barjerą. Atsižvelgiant į neigiamas HM tirpalo savąsias vertes, galima įžvelgti, kokie tirpalai egzistuoja, ir prisidėti prie vakuumo skilimo tam tikru Hablo greičiu.

Hawking-Moss tirpalo savybės yra Lee ir Weinberg (2014)

Kadangi V & # x02033 (& # x003C6 juosta) & # x0003C 0, N = 0 režimas savaime akivaizdžiai neigiamas ir turi degeneraciją 1. Aukštesni režimai bus teigiami tik tada ir tik tada

Tai nustato apatinę ribą HHM, žemiau kurio Hawking-Moss tirpalas turi daug neigiamų savybių. Taigi jis negali prisidėti prie vakuuminio skilimo, kai Hablo rodikliai žemiau kritinės ribos (Coleman, 1985 Brown ir Weinberg, 2007). Alternatyvus būdas tai išreikšti yra kritinis Hablo rodiklis. Jei H 2 = V (& # x003C6 fv) / 3 M P 2 apibrėžiame kaip foninį Hablo greitį klaidingame vakuume, tai sąlyga, kad Hawking-Moss tirpalai prisidėtų prie vakuumo skilimo, yra H & # x0003E Hkrit kur

Čia & # x00394V(& # x003C6) ir # x02261 V(& # x003C6) ir # x02212 V(& # x003C6fv). Tačiau antrasis terminas paprastai reikšmingai prisideda tik tuo atveju, jei barjero viršaus ir netikro vakuumo aukščio skirtumas yra panašus į Plancko masę. Daugumai potencialų svarbu tik antrasis barjero viršuje esantis darinys.

Žemais Hablo rodikliais, H & # x0003C Hkrit, Hawking-Moss tirpalas neprisideda prie vakuuminio skilimo, tačiau, kita vertus, CdL tirpalas yra garantuotas egzistuoti (Balek ir Demetrian, 2004). Daugumoje galimybių CdL sprendimas sklandžiai įsilieja į Hawking-Moss tirpalą artėjant Hablo rodikliui Hkrit iš apačios, o Hawking-Moss sprendimas tampa aktualus (Balek ir Demetrian, 2005 Hackworth ir Weinberg, 2005). Arti kritinio Hablo greičio, H & # x0007E Hkrit, galima apibrėžti kiekį (Tanaka ir Sasaki, 1992 Balek ir Demetrian, 2005 Joti et al., 2017)

kuris potencialus suskirsto į dvi klases (Balek ir Demetrian, 2005 Rajantie ir Stopyra, 2018). Turintys & # x00394 & # x0003C 0 yra & # x0201Ctypical & # x0201D potencialai, kuriems perturbacinis sprendimas egzistuoja tik H & # x0003C Hkrit (Balek ir Demetrian, 2005), o turintieji & # x00394 & # x0003E 0 turi tik H & # x0003E Hkrit. Kai egzistuoja perturbacinis sprendimas, jo veiksmą pateikia Balekas ir Demetrianas (2005)

kur & # x003C60 yra tikroji smūgio vakuumo pusės vertė (kuri artėja prie & # x003C6HM viduje konors H & # x02192 Hkrit riba) ir & # x003C6baras yra barjero viršus.

Taigi galima pastebėti, kad jei & # x00394 & # x0003C 0, CDL sprendimas su mažesniu veiksmu, BCdL & # x0003C BHM, egzistuoja H & # x0003C Hkritir sklandžiai priartėja prie Hawking-Moss sprendimo H & # x02192 Hkrit, kol jis išnyks Hkrit. Tuo pačiu metu antroji HM tirpalo savivertė tampa teigiama, todėl HM tirpalas pradeda prisidėti prie vakuuminio skilimo.

Kita vertus, jei & # x00394 & # x0003E 0, tai yra standartinio modelio Higgs potencialo atveju (Rajantie ir Stopyra, 2018), perturbatyvus CdL sprendimas egzistuoja tik H & # x0003E Hkrit. Žemiau Hkrit, HM tirpalas turi dvi neigiamas savąsias reikšmes, o tai reiškia, kad jis neprisideda prie vakuuminio skilimo. Atitinkamas sprendimas yra CdL sprendimas, kurio veikimas taip pat yra mažesnis (žr. 6 paveikslą). Padidinus Hablo greitį, sklandžiai pasirodo antrasis perturbacinis CdL tirpalas H = Hcrit, tuo pačiu metu, kai antroji HM tirpalo vertė tampa teigiama. At H & # x0003E Hkrit todėl yra bent du skirtingi CdL sprendimai, o iš tikrųjų skaitiniai skaičiavimai rodo, kad yra bent keturi (Rajantie ir Stopyra, 2018). 6 paveiksle naudojamų parametrų kritinis Hablo dažnis yra H crit = 1. 193 & # x000D7 1 0 8 & # x000A0GeV.

4.7. Burbulų raida po branduolio atkūrimo

Atšokimo sprendimas & # x003C6B nustato lauko konfigūraciją, kuriai naudojami vakuuminės būsenos tuneliai (Callan ir Coleman, 1977 Brownas ir Weinbergas, 2007), todėl nustato pradines sąlygas vėlesnei jo evoliucijai. Tai yra antrojo posūkio taško atitikmuo tikrojoje vakuumo pusėje, x2, rodoma (4.1) lygtyje. Įprastoje kvantinėje mechanikoje dalelė su energija E iškyla tikrojoje barjero vakuumo pusėje ties x2(E) po tunelio. Tai susiję su atmetimo sprendimu, kuris prasideda nuo x1, ritasi, kol pasiekia x2ir tada grįžta į x1, taigi x2 reiškia peršokimo tirpalo dalį įpusėjus.

Visiškai analogiškai laukas atsiranda konfigūracijoje, atitinkančioje gabalėlį, esantį perpus atšokusiame sprendime (Euklido laiku). Plokščiuose tuneliuose atšokimas yra & # x003C6B(& # x003C7) kur & # x003C7 2 = & # x003C4 2 & # 43 r 2, ir taip paliečia klaidingą vakuumą ties & # x003C4 & # x02192 & # x000B1 & # x0221E. Taigi vidurio taškai įvyksta esant & # x003C4 = 0, o sprendimas atsiranda su & # x003D5 (x, 0) = & # x003C6B(r). Tada galima tai naudoti kaip pradinę sąlygą t = 0 Lorentziano lauko lygtims,

Tačiau tai tikrai nėra būtina, nes O(4) peršokimo tirpalo simetrija perkeliama į O(3, 1) tirpalas (Callan and Coleman, 1977), taigi tirpalą galima perskaityti kaip

Iš to matyti, kad burbulo siena šviesos greičiu besimptotiškai juda į išorę. Šviesos kūgio vidus atitinka anti-de Sitter erdvėlaikį, žlungantį į singuliarumą (Espinosa ir kt., 2008, 2015, Burda ir kt., 2016 East ir kt., 2017).

Padėtis de Sittero erdvėje yra žymiai sudėtingesnė, tačiau išvada ta pati (Brown ir Weinberg, 2007). Pirma, de Sitter atšokimai gali būti laikomi atšokimais baigtinėje temperatūroje ant išlenkto erdvinis fonas, kurį apibūdina pastovūs de Sitterio erdvės lopinėlio laiko gabalai,

Šiuo atveju temperatūra yra de Sittero erdvės Gibbons-Hawkingo temperatūra (4,42). Atšoka galutinėje temperatūroje & # x003B2 = 1 /kBT atitinka periodinius atšokimus Euklido erdvėje (Brownas ir Weinbergas, 2007), su tašku & # x003C4laikotarpį = & # x003B2. Šiuo atveju atmetimas prasideda nuo netikro vakuumo esant & # x003C4 = & # x02212 & # x003C0 /H, pasiekia vidurio tašką & # x003C4 = 0 ir grįžta į klaidingą vakuumo pusę & # x003C4 = & # x003C0 /H. Taigi & # x003C4 = 0 viršpaviršius apibūdina galutinę lauko būseną po tunelio.

Analitinis metrikos tęsinys atgal į tikrąją erdvę gali būti atliekamas naudojant Burda et al. (2016). O(4) simetriška Euklido metrika yra formos

kur de Sitter byloje,

Analitiškai tęsti plokščios erdvės metriką atgal į realią erdvę per transformaciją yra nesudėtinga & # x003C4 = tai, tada tą patį galima padaryti naudojant bet kokią konformiai plokščią metriką, keičiant kintamuosius į & # x003C4 & # x0007E, r & # x0007E taip, kad

kuris pasiekiamas pasirinkus f(& # x003C7) toks, kad f& # x02032 (& # x003C7) = f/a, f(0) = 0. De Sitter atveju tai reiškia

kur C yra savavalinė konstanta - galime pasirinkti, kad ji būtų 1. Ši koordinačių sistema gaunama iš O(4) simetriškos koordinatės per

Tada žmogus vėl paverčiamas tikra erdve kaip ir plokščioje erdvėje per & # x003C4 & # x0007E = i t. Koordinatė & # x003C7 yra susieta su t & # x0007E ir r & # x0007E per

Reikėtų pažymėti, kad t & # x0007E, r & # x0007E, kaip apibrėžta, apima tik de Sitter erdvės r & # x0007E & # x0003E t & # x0007E dalį. Kadangi šiose koordinatėse metrika yra akivaizdžiai konformiai plokščia, galime pamatyti, kad tai atitinka de Sittero erdvės dalį lauke šviesos kūgis, esantis r & # x0007E = & # x000B1 t & # x0007E.

Tai atlikus de Sitteriui gaunama tikroji kosmoso metrika

kuris iš pirmo žvilgsnio nėra akivaizdžiai de Sittero erdvė. Tačiau transformacija

galima lengvai parodyti (4.61) lygtį, taigi tai iš tikrųjų yra tinkamas analitinis Euklido 4-sferos tęsinys atgal į de Sitterio erdvę.

Norėdami apibūdinti tolesnę burbulo raidą, teigiama Burda et al. (2016), kad & # x003D5 (r, t) = & # x003D5B(& # x003C7 (r, t)) atitinka simetriją O(4) simetriškas atšokimas, kaip ir lygioje erdvėje, naudojant & # x003C7 (r, t), apibrėžtą (4.68) lygtimi. Kaip minėta anksčiau, tai apibūdina tik skaliarinio lauko raidą už šviesos kūgio ribų. R & # x0007E & # x0003C t & # x0007E atveju būtina tiesiogiai išspręsti Euklido lygtis. Šis skaičiavimas aiškiai parodo, kad singuliarumo susidarymas neigiamo potencialo regione yra neišvengiamas (Burda ir kt., 2016), patvirtinantis ankstesnius skaičiavimus naudojant plonų sienelių aproksimaciją Coleman ir De Luccia (1980).

Kalbant apie evoliuciją už šviesos kūgio ribų, galima pastebėti, kad pastovios lauko vertės taškas, panašiai kaip plokščioje erdvėje, yra & # x003C60 atitinkanti & # x003C70 kur & # x003C60 = & # x003C6 (& # x003C70), tenkina

o tai reiškia, kad jis greitai artėja prie šviesos greičio kaip t & # x0007E & # x02192 & # x0221E. Taigi, kaip ir plokščioje erdvėje, burbulas šviesos greičiu išsiplečia į išorę.

Net jei burbulo siena šviesos greičiu juda į išorę, ji nebūtinai auga, kad užpildytų visą Visatą, jei ji yra įstrigusi už įvykio horizonto. Buvo aptarti scenarijai, kuriuose tikro vakuumo burbuliukai sudaro pirmines juodąsias skyles (Hook ir kt., 2015 Kearney ir kt., 2015 Espinosa ir kt., 2018a, b). Tai gali atsitikti, jei infliacija pasibaigs, kol erdvė burbulo viduje nepasieks singuliarumo. Kai Visata vėl įkaista, šiluminės korekcijos (4.28) stabilizuoja Higgso potencialą, neleisdamos žlugti. Tada burbulas subyra į juodąją skylę, o tokiu būdu susidariusios pirmapradės juodosios skylės potencialiai gali sudaryti tam tikrą Visatos tamsiosios medžiagos dalį arba ją visą (Espinosa ir kt., 2018a). Šį scenarijų reikia tiksliai sureguliuoti, kad būtų išvengta unikalumo ar naujų sunkių laisvės laipsnių, kurie modifikuoja potencialą esant didelėms lauko vertėms (Espinosa ir kt., 2018b). Tas pats scenarijus taip pat gali sukelti potencialiai pastebimas gravitacijos bangas (Espinosa ir kt., 2018).


Kiek vakuuminė energija mūsų dabartiniam besiplečiančios visatos modeliui yra esminė? - Astronomija

Havajai vieningos fizikos institutas, Kailua Kona, HI, JAV

Autorių teisės ir autorių (-ių) bei „Scientific Research Publishing Inc.“ kopija 2019 m.

Šis darbas licencijuotas pagal „Creative Commons Attribution International“ licenciją (CC BY 4.0).

Gauta: 2019 m. Vasario 9 d. Priimta: 2019 m. Kovo 10 d. Paskelbta: 2019 m. Kovo 13 d

122 dydžių neatitikimas tarp vakuuminės energijos tankio kosmologinėje skalėje ir vakuuminio tankio, numatyto kvantinio lauko teorija. Šis nesutarimas yra žinomas kaip kosmologinės pastovios problemos arba „vakuuminės katastrofos“. Naudodami apibendrintą holografinį modelį, mes laikome bendrą masės ir energijos tankį sferinės apvalkalo visatos geometrijoje (kaip pirmosios eilės aproksimaciją) ir randame tikslų sprendimą dėl šiuo metu stebimo kritinio visatos tankio. Aptariame tokio požiūrio pagrįstumą ir apsvarstome jo įtaką kosmogenezei ir visuotinei evoliucijai.

Kosmologinė pastovioji, kritinio tankio, tamsioji materija, holografinis masinis tirpalas, vakuuminė energija

Kvantinio lauko teorija numatytas vakuuminės energijos tankis nesutinka su kosmologiniu stebėjimu maždaug 122 dydžiais. Tai yra vienas didžiausių teorijos, eksperimento ir stebėjimo nesutarimų ir yra žinomas kaip vakuuminė katastrofa [1]. Norėdami išspręsti šį neatitikimą, pirmiausia apžvelgiame pagrindinį vakuuminės energijos tankio pobūdį ir jo ryšį su kosmologine konstanta.

Einšteino lauko reliatyvumo lygtys apima konstantą Λ, vadinamą kosmologine konstanta. Iš pradžių įtrauktas, kad būtų galima gauti statinius homogeniškus Einšteino lygčių sprendimus, vėliau jis buvo pašalintas, kai buvo aptikta visatos plėtra [2]. Tačiau nuo tada buvo nustatyta, kad visata greitėja [3], ir daugybė kosmologinių modelių buvo pateikti su nulio lygiu Λ pvz. de Sitter, pastovi būsena ir Lemaitre modeliai, kur Λ veikia kaip papildoma besiplečianti (tamsiosios energijos) jėga.

Įtraukus kosmologinę konstantą, Einšteino lauko lygtys yra šios:

R μ ν - 1 2 R g μ ν + Λ g μ ν = 8 π G c 4 T μ ν (1)

kur R μ ν yra Ricci kreivumo tensorius, g μ ν yra metrinis tensorius, r yra skaliarinis kreivumas ir T μ ν yra įtempio ir energijos tensorius, kuris modeliuojamas kaip tobulas skystis, kad:

T μ ν = (ρ + P / c 2) U μ U ν + P g μ ν (2)

Robertsono-Walkerio sprendimas, kuriame teigiama, kad likęs skysčio rėmas turi būti toks pat, kaip kartu judančio stebėtojo, sumažina Einšteino lygtis iki dviejų Friedmano lygčių:

(a ˙ a) 2 = 8 π G ρ 3 + Λ 3 - c 2 k a 2 R o 2 (3)

a & uml a = - 4 π G 3 (ρ + 3 P / c 2) (4)

kur a yra mastelio koeficientas, k yra kreivumo konstanta, o R o yra stebimos visatos spindulys (t. y. R t = a t r, kur r yra kartu judantis spindulys).

Remiantis astronominiais stebėjimais, dabartinis kosmologinis modelis teigia, kad mes gyvename plokščioje, Λ dominuojamoje, vienalytėje ir izotropinėje visatoje, susidedančioje iš radiacijos, bariono medžiagos ir nebarijoninės tamsiosios medžiagos [3] - [8].

Taigi plokščios visatos Friedmano lygtis (t. Y. K = 0) pateikiama tokia forma:

H 2 = (a ˙ a) 2 = 8 π G ρ 3 + Λ 3 (5)

Jei tada laikysime prielaidos, kad visatą persmelkia energijos forma (ty tamsioji energija), kuri yra dabartinis sutarimas tiek kosmologijoje, tiek dalelių fizikoje [9] [10] [11], tai kosmologinę konstantą galima interpretuoti kaip energijos tankis [12] [13] ir pateiktas pagal tamsiosios energijos tankį, Λ = 8 π G ρ Λ. Atkreipkite dėmesį, kad šį rezultatą taip pat galima rasti laikant statinę visatą (t. Y. ˙ = 0).

Bet kuriuo atveju Friedmano lygtis yra tokia:

H 2 = (a ˙ a) 2 = 8 π G 3 (ρ + ρ Λ) (6)

Friedmano sprendimai rodo, kad egzistuoja kritinis tankis, kuriuo visata turi būti plokščia, kur visos masės ir energijos tankio santykis su kritiniu tankiu yra žinomas kaip tankio parametras Ω = ρ ρ crit ir šiuo metu matuojamas kaip Ω ∼ 1 [6] [8] [14].

Įnašas į šį tankio parametrą gaunamas iš: vakuuminio tankio (tamsioji energija), Ω Λ = 0,683 tamsiosios medžiagos, Ω d = 0,268 ir bariono medžiagos, Ω b = 0,049, iš viso iki Ω T = 1 [14].

Taigi Friedmano lygtis yra Einšteino-de-Sitterio modelio forma, kurioje kosmologinė konstanta susieta su tankiu:

(a ˙ a) 2 = 8 π G 3 (ρ b + ρ d + ρ Λ) = 8 π G 3 (0,049 ρ c r i t + 0,268 ρ c r i t + 0,683 ρ c r i t) = 8 π G 3 ρ c r i t (7)

kur ρ b yra tankis dėl barijoninės medžiagos ρ d yra tankis dėl tamsiosios medžiagos ρ Λ yra tankis dėl tamsiosios energijos ir ρ c r i t = 3 H o 2 8 π G.

Naudojant dabartinę H o = 67,4 ir plius mn vertę 0,5 km ⋅ s - 1 ⋅ Mpc - 1 Hablo konstantai [14], kritinis tankis šiuo metu gaunamas kaip ρ crit = 8,53 ir 10–30 g / cm 3 ir taigi ρ b = 0,049 ρ crit = 4,18 ir 10–31 g / cm 3, ρ d = 0,268 ρ crit = 2,29 ir 10–30 g / cm 3 ir ρ Λ = 0,683 ρ crit = 5,83 ir 10–30 g / cm 3. Taigi vakuuminės energijos tankis kosmologinėje skalėje yra 10 - 30 g / cm 3.

Tačiau kvantinio lauko teorija nustato vakuumo energijos tankį, sumuodama energijas ℏ ω / 2 per visus virpesių režimus. Išsamesnę apžvalgą rasite nuorodoje [1]. Kadangi kvantiniai svyravimai numato begalinius virpesių režimus [15] [16], tai duoda begalinį rezultatą, nebent jis bus normalizuotas Plancko riboje. Naudojant tokią ribinę vertę, nustatyta, kad vakuuminės energijos tankis yra:

ρ v a c = c 5 ℏ G 2 = m l l 3 = 5.16 ir 1093 g / cm 3 kartus (8)

kur m l = 2,18 ir 10–5 g yra Plancko masė, o l = 1,616 ir 10–33 cm - Plancko ilgis. Šią vertę gerai patvirtina tiek teorijos, tiek eksperimentiniai rezultatai [17] - [23].

Stebint nustatytas kosmologinis vakuuminės energijos tankis, ρ vac = 5,83 ir 10–30 g / cm 3, todėl nesutinka su vakuuminės energijos tankiu Plancko riboje, numatytame kvantinio lauko teorijos, ρ vac = 5,16 ir 1093 g / cm 3. Šis neatitikimas yra reikšmingas 122 dydžio eilėmis, todėl yra žinomas kaip „vakuuminė katastrofa“.

Galimi bandymai išspręsti šį neatitikimą, kurį apžvelgė Weinbergas [24], apima skaliarinio lauko, sujungto su gravitacija, įvedimą tokiu būdu, kad ρ v a c automatiškai panaikinamas, kai skaliarinis laukas pasiekia pusiausvyrą [25]. Antrasis požiūris įsivaizduoja gilią simetriją, kuri nėra akivaizdi efektyviojo lauko teorijoje, tačiau vis dėlto riboja šios veiksmingos teorijos parametrus, kad ρ v a c būtų nulis arba mažas [26]. Tada yra kvintesencijos idėja, kuri teigia, kad kosmologinė konstanta yra maža, nes visata yra sena ir taip įsivaizduoja skaliarinį lauką, kuris nurieda potencialą, valdomą lauko lygties [27] [28] [29]. Kai toks lėtai besikeičiantis skaliarinis laukas yra minimaliai sujungtas su gravitacija, tai gali sukelti pastebėtą Visatos pagreitį [30]. Šią kvintesencijos idėją dar labiau patvirtino neseniai Obiedo pasiūlytas spėjimas [31] paaiškinti, kodėl stygų teorija nesugebėjo sukurti metastabilaus de Sitterio vakuumo. Jie nustatė, kad susidariusi „leidžiama“ visata nurodo besiplečiančią visatą, kurioje vakuumo energija mažėja greičiu, viršijančiu tam tikrą apatinę ribą, t. Y. Kvintesentinę visatą [31] [32] [33].

Galiausiai antropiniai sumetimai taiko antropiką, susietą su + ve ρ v a c, nustatydami reikalavimą, kad ji neturėtų būti tokia didelė, kad būtų išvengta galaktikų susidarymo [34]. Naudojant paprastą sferinį Peebleso kritimo modelį [35], viršutinė riba suteikia ρ v kaip ne didesnį nei kosminis masės tankis ankstyviausios galaktikos susidarymo metu (z = 5), kuris yra maždaug 200 kartų didesnis už dabartinį masės tankį. ir tokiu būdu didelis pagerėjimas nuo 122 dydžių. Todėl kol kas „vakuuminė katastrofa“ neišspręsta.

2. Apibendrintas holografinis modelis

Ankstesniame darbe [36] [37] kiekybinis sunkio jėgos sprendimas pateikiamas pagal Plancko sferinius vienetus (PSU), taikant apibendrintą holografinį požiūrį. Trumpas šio sprendimo aprašymas pateiktas žemiau.

Laikantis holografinio principo „t Hooft“ [38], remiantis Bekenšteino-Hawkingo formulėmis juodosios skylės entropijai [39] [40], tiriamas sferinės sistemos paviršiaus ir tūrio entropija. Holografinis informacijos bitas apibrėžiamas kaip svyruojantis Planko sferinis vienetas (PSU), pateiktas kaip

Šie PSU arba Plancko „vokseliai“ plytelės išilgai sferinio paviršiaus horizonto ploto, sukuriant holografinį ryšį su interjero informacijos masės ir energijos tankiu (žr. 1 pav.).

Taigi taikant šį apibendrintą holografinį metodą, siūloma, kad sferinio paviršiaus horizonto informacija / entropija būtų apskaičiuojama sferiniais bitais ir taip paviršiaus informacija / entropija apibrėžiama kaip PSU, kad:

kur Plancko sritis, laikoma vienu informacijos / entropijos vienetu, yra pusiaujo Planko sferinio vieneto diskas, π r l 2 ir A yra sferinės sistemos paviršiaus plotas. Pažymime, kad šiame apibrėžime entropija yra šiek tiek didesnė (

5 kartus) nei nustatyta Bekenšteino įrišimo, o proporcingumo konstanta laikoma vienybe (vietoj 1/4, kaip Bekenšteino vanagų ​​entropijoje). Anksčiau buvo teigiama, kad juodosios skylės kvantinė entropija gali būti ne visai lygi A / 4 [41]. Norint atskirti modelius, apibendrintame holografiniame modelyje ant paviršiaus ribos užkoduota informacija / entropija S vadinama η ≡ S.

Kaip pirmą kartą pasiūlė 't Hooft, holografinis principas teigia, kad erdvės tūrio aprašymas gali būti užkoduotas jo paviršiaus riboje su vienu atskiru laisvės laipsniu Plancko srityje, kurį galima apibūdinti kaip Bulio kintamuosius, besivystančius laikui bėgant [42]. .

Laikantis paviršiaus informacijos η apibrėžimo, erdvės tūrio informacija / entropija yra panašiai apibrėžta kaip PSU,

R = V 4 3 π r l 3 = r 3 r l 3 (11)

kur V yra sferinės esybės tūris, o r - jos spindulys.

Ankstesniame darbe [36] [37] buvo įrodyta, kad holografinis ryšys tarp paviršiaus informacijos perdavimo energijos potencialo ir informacijos apie tūrį yra lygus gravitacinei sistemos masei. Taigi buvo nustatyta, kad bet kuriai juodajai skylei Schwarzschild spindulio r S masė m S gali būti nurodyta kaip

kur η yra PSU skaičius sferiniame paviršiaus horizonte ir R yra PSU skaičius sferiniame tūryje. Taigi holografinis gravitacinės masės ekvivalentiškumas Schwarzschildo tirpalui gaunamas pagal atskirą granuliuotą erdvėlaikio struktūrą pagal Plancko skalę, suteikiant kiekybinį gravitacijos sprendimą, kalbant apie Planko sferinius vienetus (PSU). Reikėtų pažymėti, kad šį juodosios skylės vidinės struktūros požiūrį į PSU patvirtina Juodosios skylės molekulių samprata ir jų atitinkamas skaičių tankis, kurį pasiūlė Miao ir Xu [43] bei Wei ir Lui [44]. . Be to, santykis tarp interjero struktūros pagal „vokselius“ ir jungiamuosius horizonto taškus yra aptariamas Nicolini darbe [45].

Žinoma, šie svarstymai leidžia ištirti erdvėlaikio struktūros klasterius nukleoninėje skalėje, kur buvo nustatyta, kad tiksli protono masės m p ir krūvio spindulio r vertė gali būti pateikta kaip:

m p = 2 η R m l = 2 ϕ m l (13)

r p = 4 l m l m p = 0.841236 (28) ir kartus 10–13 cm (14)

kur ϕ = η R apibrėžiamas kaip pagrindinis holografinis santykis. Svarbu tai, kad ši vertė atitinka 1 σ sutapimą su naujausiais protono įkrovos spindulio melodijos matavimais [36] [37], palyginti su 7 σ dispersija standartiniame požiūrie [46].

3. Vakuuminės katastrofos sprendimas

Norėdami išspręsti vakuumo katastrofą, pirmiausia turime suprasti, iš kur gaunama vakuuminės energijos tankio vertė Plancko skalėje. Kaip buvo apibrėžta anksčiau [36] [37] ir apibendrinta aukščiau, fizinė struktūra ir energijos tankis šioje skalėje yra tinkamesnis PSU požiūriu, kad būtų galima pateikti vakuuminės energijos tankį Plancko skalėje ρ l. kaip,

ρ l = m l P S U = 9,86 ir 1093 g / cm 3 kartus.

Vakuuminės energijos tankis kvantinėje skalėje yra ρ l = 9,86 ir 1093 g / cm 3, vietoj (8) lygtyje nurodytos vertės ρ v a c = 5,16 ir kartus 1093 g / cm 3.

Apibendrintame holografiniame modelyje aprašoma, kaip į bet kokį sferinį kūną galima atsižvelgti atsižvelgiant į jo PSU pakuotę arba tūrinę entropiją R. Taigi masės energijos MR, kalbant apie PSU, galima nurodyti kaip MR = R ml, o masės energija tankis nurodomas kaip, ρ R = MRV.

Protono atveju masės energija, skaičiuojant pagal Plancko masę, buvo apskaičiuota kaip MR = R ml = 2,45 ir 10 55 g kartus, o tai tolygu stebimos visatos masei (ty M u = 136 ir 2 256 kartus) mp = NE ddmp = 2,63 ir 1055 g kartus pagal Eddingtono skaičių ir M u ≈ 3,63 ir 1055 g kartus pagal matavimo tankį). Kadangi šios stebimos visatos masės vertės yra tik apytikslės, laikysime, kad stebimos visatos masė bus pirmiau apskaičiuota protono masės energija. Taigi Visatos masės ir energijos tankį galima apibrėžti pagal protono masės ir energijos tankį. Taigi kosmologiniu mastu apskaičiuojamas masės energijos tankis arba vakuuminės energijos tankis,

ρ u = ρ R = M R V U = R m l V U = 2,26 ir 10–30 g / cm 3 = 0,265 ρ c r i t (15)

kur V U = 1,08 ir 1085 cm 3 kartus, ir buvo rasta imant r U kaip Hablo spindulį r H = c / H o = 1,37 & kartus 10 28 cm. Taigi, vertinant Visatos vakuuminės energijos tankį atsižvelgiant į protonų tankį ir protonų PSU pakuotę (t. Y. Jo tūrio entropiją, R), tankio skalės randamos koeficientu 10 122. Taip pat reikėtų pažymėti, kad ši masės ir energijos tankio vertė yra lygiavertė tamsiosios medžiagos tankiui, ρ d = 0,268 ρ c r i t.

Panašiai vakuuminės energijos tankį galima vertinti atsižvelgiant į PSU paviršiaus plyteles (t. Y. Jo paviršiaus entropiją, η), nes spindulys plečiasi nuo Plancko skalės ρ l iki kosmologinės skalės. Taigi vakuuminis tankis kosmologinėje skalėje nurodomas kaip

ρ u = ρ l η = 8,53 ir 10–30 g / cm 3 (= ρ c r i t) (16)

kur η randama darant prielaidą, kad rutulinis apvalkalas Visatos spindulys r U = r H. Gautas tankio pokytis nuo vakuumo tankio Plancko skalėje iki kosmologinės skalės duoda tikslų ekvivalentą šiuo metu stebimam visatos kritiniam tankiui ρ c r i t. Taigi, apsvarstę apibendrintą holografinį požiūrį, apibūdinantį, kaip bet kokį sferinį korpusą galima laikyti atsižvelgiant į jo PSU pakuotę, parodome masto santykį tarp PSU ir sferinės apvalkalo visatos ir išsprendžiame 122 dydžių laipsnių neatitikimą tarp vakuumo energijos tankis Plancko skalėje ir vakuumo energijos tankis kosmologinėje skalėje.

Čia pateiktas sprendimas atitinka kvintesencijos idėjas, kai masės ir energijos tankį reguliuoja skalės koeficientas η φ - 1, kad ρ φ = ρ l η φ η φ & gt η l. Laikantis šio požiūrio, Friedmano lygtis gali būti parašyta tokia forma:

H φ 2 = 8 π G 3 ρ φ = 8 π G 3 ρ l η φ (17)

kuris taip pat gali būti pateiktas atsižvelgiant į kintantį spindulį, kad ρ φ = ρ l 4 (r l r φ) 2 r φ & gt r l ir Friedmano lygtis taptų:

H φ 2 = 8 π G 3 ρ φ = 8 π G 3 ρ l 4 (r l r φ) 2 = 2 π G 3 ρ l (r l r φ) 2 (18)

Šios išvados sutampa su Ali ir Das [47] išvadomis, kurie, bandydami išspręsti dabartines kosmologijos problemas, vieną iš antrosios eilės Friedmano lygties kvantinės korekcijos terminų interpretuoja kaip tamsiąją energiją. Iš kvantais patikslintų Raychaudhuri lygčių jie suranda pirmąjį korekcijos terminą Λ Q = 1 / L 0 2, kur L 0 yra identifikuojamas kaip dabartinis mūsų stebimos visatos tiesinis matmuo, toks, kad λ Q = 10 - 123 planko vienetais.

Iš esmės jie prideda korekcijos terminą Λ Q = r l 2 / L 0 2, o mes įtraukiame skalės koeficientą r l 2 / r φ 2. Tačiau jų sprendimas apibūdina grynai kvantinį mechaninį visatos aprašymą, darant prielaidą, kad kvantinės gravitacijos įtakos praktiškai nėra, tuo tarpu čia aprašyti rezultatai rodo, kaip tankiui keičiantis spinduliu, mes turime skalerio lauką, kuris yra sujungtas su gravitacija ir tokiu būdu rieda žemyn potencialą valdo apibendrintas holografinis kiekybinis sunkumo sprendimas [36].

Panašius skalės nekintančius modelius taip pat pasiūlė Maederis [48] [49] [50], kuris panašiai kaip Milgromo modifikuota Niutono dinamika (MOND) [51] [52] [53] apibrėžia ribą, kai skalės invariancija taikoma dideliems mastams (ty mažas pagreitis MOND). Savo modelyje Maederis naudoja naują koordinačių sistemą, gautą iš skalės invarianto tenzoriaus analizės, ir panašiai kaip Milgromas ir Verlinde [54], jis randa papildomą veiksnį κ v, kuris priešinasi gravitacijai. Įdomu tai, kad, atsižvelgdamas į mūsų išvadas, Maederis pažymi, kad naudojant šią naują koordinačių sistemą slėgis ir tankis nėra nekintami.

Taip pat reikėtų pažymėti, kad lygiavertiškumas tarp kritinio tankio ir nustatyto iš paviršiaus entropijos (16 lygtis) duoda kritinę masę, paklūstančią Schwarzschildo sprendimui visatos, kurios spindulys yra Hablo spindulys,

M c r i t = ρ l η V u = m l ϕ = 9,24 ir kartus 10 55 g (≡ r s c 2 2 G) (19)

Idėją, kad stebima visata yra juodosios skylės interjeras, iš pradžių pateikė Pathria [55] ir Good [56], o neseniai - Poplowski [57]. Jei toks sprendimas pasiteisina, tai suteiks mums prefektui galimybę ištirti juodosios skylės interjerą.

Ankstesni bandymai išspręsti vakuuminę katastrofą apima didelius kvantinius pataisymus (pvz., [47] [58]). Tačiau tokios teorijos nepateikia jokio fizinio paaiškinimo ir nors tokie sprendimai kaip Zlatevas [59] [60] nepriklauso nuo jokio pradinių sąlygų tikslaus sureguliavimo, vis tiek reikia tiksliai sureguliuoti, kad skaliarinio lauko energijos tankis būtų lygus energijai. medžiagos tankis ir radiacija šiuo metu, ty pereinant nuo materijos, kurioje dominuoja skaliarinis laukas (arba vakuumas). Tai buvo silpnoji Hoyle'o [12] pastoviosios būsenos visatos vieta, nes nors įvedant erdvės-laiko vektorių C jis sugebėjo parodyti išsiplėtimo savybes, fizinis paaiškinimas nebuvo pasiūlytas.

Šiame straipsnyje aprašytame sprendime naudojamas apibendrintas holografinis metodas [36], siūlant fizinį paaiškinimą, kuris taip būdingas bendro reliatyvumo lygtims, kad korekcijos terminų nereikia. Renormalizacija vis dar vyksta, kai pertvarkymas yra Plancko blokas (PSU), pagrįstas pagrindinėmis gamtos konstantomis (bent jau mūsų visatoje).

Panašiai Huangas [61], pateikiantis itin sklandų visatos modelį, bando išspręsti tikslinimo problemą, laikydamasis savaime sąveikaujančio kompleksinio skaliarinio lauko, atsirandančio didžiuoju sprogimu. Potencialas (apibrėžtas kaip Halperno-Huango potencialas) tada išauga iš nulio, nes ilgio skalė plečiasi (t. Y. Ji turėtų būti asimptotiškai laisva), o kosmologinė konstanta, kalbant apie didelės energijos ribinę vertę, mažėja plečiantis visatai.

Pagrindinių konstantų prigimtis ir dideli be matmenų skaičiai, atsirandantys dėl jų santykių, buvo ilgalaikis galvosūkis (pvz., [62] - [69]) ir tokios sąvokos kaip kintamasis G [66] [67] [68] [ 70] ir įvestas nuolatinis materijos kūrimas [66]. Ryšys tarp dalelių skaičiaus visatoje ir Weylso santykio [62] [71] parodė, kad dalelių skaičius visatoje turėtų didėti proporcingai visatos amžiaus kvadratui, todėl materija turi būti nuolat kuriama. Pastoviosios būsenos kosmologija, kurią anksčiau pasiūlė Hoyle'as [12] ir Einšteinas [72], pasiūlė tokią koncepciją, tačiau su pastoviuoju G, prieštaraujant Diracui ir jo kintamajam G. Ankstesniame darbe [73] tai buvo išspręsta siūlant, kad ji yra masės ir energijos tankis, kuris keičiasi, o ne G. Šiame straipsnyje mes parodome, kad masės ir energijos tankis mažėja didėjant visatos dydžiui, taigi, nors visatoje dalelių skaičius didėja, nuolat kuriant materiją energija / informacija yra išsaugota, ty dalelės, išeinančios iš stebimos visatos, yra kompensuojamos sukuriant naujas daleles, kur tik kuriant medžiagą besiplečianti visata gali atitikti stebimos visatos masės išsaugojimą.

Figūra 1 . Schema, iliustruojanti Plancko sferinius vienetus (PSU), supakuotus į sferinį tūrį.

Standartinis visatos modelis (t. Y. Suderinamumas ΛCDM) paaiškina pagreitintą visatos plėtimąsi dėl neigiamo slėgio, kurį sukelia vadinamoji tamsioji energija. Tačiau, nors ir gerai sutariant su CMB, didelės apimties struktūra ir SNeIa duomenimis, jis dar negali paaiškinti sutapimo (koregavimo) ar kosmologinės problemos. Kaip pažymėjo Corda (2009) [74], išplėstos gravitacijos teorijos (pvz., Gravitacijos teorijos, kai Lagrangian modifikuojamas kreivės invariantuose pridedant aukštos eilės terminus arba terminus, kurių skaliariniai laukai nėra minimaliai susieti su geometrija) sukuria infliacines sistemas, kurios išspręsti daugelį problemų, įskaitant spartesnę plėtrą. Tai sutampa su čia pateikta teorija, kur visatos pagreitį galima paaiškinti slėgio gradientu dėl informacijos perdavimo potencialo horizonte. Išsami informacija apie šį dokumentą nepatenka ir bus aptarta tolesniame dokumente.

Apibendrindami mes parodėme, kaip apibendrintas holografinis modelis išsprendžia 122 dydžių neatitikimus tarp vakuuminės energijos tankio Planck skalėje ir vakuumo energijos tankio kosmologinėje skalėje. Taigi, ne tik išsprendžiant šią seniai egzistuojančią fizikos problemą, bet ir patvirtinant šį geometrinį požiūrį. Medžiagos kūrimo ir išplėtimo greičio detalės nepatenka į šio straipsnio taikymo sritį ir bus aptartos ateinančiame dokumente. Čia pateikti rezultatai daro didelę įtaką astrofizikai, kosmogenezei, visuotinei evoliucijai ir kvantinei kosmologijai, skatindami tolesnius tyrimus ir plėtrą.

Autoriai norėtų padėkoti dr. Elizabeth Rauscher, dr. Michaelui Hysonui, profesoriui Bernardui Carrui ir dr. Ines Urdaneta už naudingus užrašus ir diskusijas, Marshallui Leffertsui ir Andy Day už jų diagramos naudojimą (1 pav.), Taip pat Karališkoji draugija už mokslinių tyrimų pristatymą ankstesniais etapais 2015 m. Palydovų diskusijų susitikime.

Autoriai nedeklaruoja jokių interesų konfliktų dėl šio straipsnio publikavimo.

Haramein, N. ir Val Baker, A. (2019) Vakuuminės katastrofos sprendimas: apibendrintas holografinis požiūris. Didelės energijos fizikos, gravitacijos ir kosmologijos leidinys, 5, 412-424. https://doi.org/10.4236/jhepgc.2019.52023

    Adleris, R. J., Casey, B. ir Jokūbas, O. C. (1995) Vakuuminė katastrofa: elementari kosmologinės pastovios problemos aplinka. Amerikos fizikos žurnalas, 63, 620-626. https://doi.org/10.1119/1.17850
    Hablas, E. P. (1929) Santykis tarp atstumo ir radialinio greičio tarp ekstralaktinių ūkų. JAV, (1929). Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos darbai, 15, 168-173 https://doi.org/10.1073/pnas.15.3.168
    Reissas, A. G., Filippenko, A. V., Challis, P., Clocchiattia, A. ir Diercks, A. (1998) „Supernovų“ stebėjimo įrodymai greitėjančiai visatai ir kosmologinei konstantai. Astronomijos žurnalas, 116, 1009-1038. https://doi.org/10.1086/300499
    Schmidtas, B. P., Suntzeffas, N. B., Phillipsas, M. M., Schommeris, R. A. ir Clocchiatti, A. (1998) „High-Z Supernova Search“: kosminio lėtėjimo ir visuotinio Visatos kreivumo matavimas naudojant Ia tipo supernovas. APJ, 507, 46–63. https://doi.org/10.1086/306308
    Perlmutter, G., Aldering, G., Goldhaber, R. A., Knop, P. ir Nugent, P. G. (1999) Ω ir Λ matavimai iš 42 didelio raudonojo poslinkio supernovų. APJ, 517, 565-586. https://doi.org/10.1086/307221
    Spergel, DN, Verde, L., Peiris, HV, Komatsu, E., Nolta, MR, Bennett, CL, Halpern, M., Hinshaw, G., Jarosik, N., Kogut, A., Limon, M. , Meyer, SS, Page, L., Tucker, GS, Weiland, JL, Wollack, E. ir Wright, EL (2003) Pirmųjų metų Wilkinsono mikrobangų anizotropijos zondo (WMAP) stebėjimai: kosmologinių parametrų nustatymas. APJ, 148, 175–194.
    Eizenšteinas, D. J., Zehavi, I., Hoggas, D. W., Scoccimarrowas, R. ir Blantonas, M. R. (2005) Bariono akustinės smailės nustatymas SDSS šviesos raudonųjų galaktikų didelio masto koreliacijos funkcijoje. APJ, 633, 560–574. https://doi.org/10.1086/466512
    Hinshaw, G., Larson, D., Komatsu, E., Spergel, D. N. ir Bennett, C.L. (2013) Devynerių metų Wilkinsono mikrobangų anizotropijos zondo (WMAP) stebėjimai: kosmologinių parametrų rezultatai. APJ, 208, 19H. https://doi.org/10.1088/0067-0049/208/2/19
    Zel’dovich, Y.B. (1968) Kosmologinė konstanta ir pradinių dalelių teorija. Sovietinė fizika Uspekhi, 11, 381-393. https://doi.org/10.1070/PU1968v011n03ABEH003927
    Bludmanas, S. A. ir Rudermanas, M. A. (1977) sukėlė kosmologinę konstantą, kuri tikėtasi virš fazinio perėjimo, atkuriant pažeistą simetriją. Fizinės apžvalgos laiškai, 38, 255-257. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.38.255
    Carroll, S.M. (2001) kosmologinė konstanta. Gyvosios reliatyvumo apžvalgos, 4, 1. https://doi.org/10.12942/lrr-2001-1
    Hoyle, F. (1948) Naujas besiplečiančios visatos modelis. MNRAS, 108, 372-382. https://doi.org/10.1093/mnras/108.5.372
    Guth, A. H. (1981) Infliacinė visata: galimas horizonto ir lygumo problemų sprendimas. Fizinė apžvalga, 23, 347-356.
    Aghanim, N., Akrami, Y., Ashdown, M., Aumont, J. ir kt. „Planck 2018“ rezultatai. VI. Kosmologiniai parametrai. Plancko bendradarbiavimas, „arXiv“: 1807.06209v1.
    Sparnaay, M. J. (1958) Patrauklių jėgų tarp plokščių plokščių matavimai. Physica, 24, 751–764. https://doi.org/10.1016/S0031-8914(58)80090-7
    Wheeleris, J.A. (1962) Geometrodinamika. „Academic Press“, Niujorke ir Londone.
    Sabisky, E.S. ir Andersonas, C.H. (1973) Van der Waalso potencialo Lifshitzo teorijos patikrinimas naudojant skysčio-helio plėveles. Fizinė apžvalga A, 7, 790-806. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.7.790
    Eberlein, C. (1996) Sonoliuminescencija kaip kvantinė vakuuminė radiacija. „Physical Review Letters“, 76, 3842-3845. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.76.3842
    Lamoreaux, S.K. (1997) Kazimiero pajėgų demonstravimas 0,6–6 μm diapazone. Fizinės apžvalgos laiškai, 78, 5–8. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.78.5
    Bordagas, M., Mohideenas, U. ir Mostepanenko, V.M. (2001) Nauji Kazimiero efekto pokyčiai. „Physics Reports“, 353, 1–205. https://doi.org/10.1016/S0370-1573(01)00015-1
    Becka, C. ir Mackey, M.C. (2007) Vakuuminių svyravimų ir tamsiosios energijos matavimas. „Physica A“: Statistinė mechanika ir jos taikymai, 379, 101–110. https://doi.org/10.1016/j.physa.2006.12.019
    Capasso, F., Munday, J.N. ir Parsegianas, V.A. (2009) išmatuotos tolimojo atstumo Casimir-Lifshitz pajėgos. Gamta, 457, 170-173. https://doi.org/10.1038/nature07610
    Wilson, CM, Johansson, G., Pourkabirian, A., Simoen, M., Johansson, JR, Duty, T., Nori, F. and Delsing, P. (2011) Dinaminio Kazimiero efekto stebėjimas superlaidžioje grandinėje . Gamta, 479, 376-379. https://doi.org/10.1038/nature10561
    Weinberg, S. (2000) požiūriai į kosmologinę nuolatinę problemą. 4-asis tarptautinis tamsiosios medžiagos / energijos šaltinių ir aptikimo Visatoje simpoziumas, Los Andželas.
    Weinberg, S. (1989) nuolatinė kosmologinė problema. Šiuolaikinės fizikos apžvalgos, 61, 1. https://doi.org/10.1103/RevModPhys.61.1
    Witten, E. (1995) Ar tikrai supersimetrija pažeista? Tarptautinis šiuolaikinės fizikos žurnalas, 10, 1247–1248. https://doi.org/10.1142/S0217751X95000590
    Peeblesas, P.J.E. ir Ratra, B. (1988) kosmologija su kintančia kosmologine konstanta. Astrofizikos žurnalas, 325, L17-L20. https://doi.org/10.1086/185100
    Ratra, B. ir Peebles, P.J.E. (1988) Slenkančio vienarūšio skaliarinio lauko kosmologinės pasekmės. Fizinė apžvalga D, 37, 3406. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.37.3406
    Wetterich, C. (1988) Kosmologija ir išsiplėtimo simetrijos likimas. Branduolinė fizika B, 302, 668-696. https://doi.org/10.1016/0550-3213(88)90193-9
    Tsujikawa, S. (2013) Kvintesencija: apžvalga. Klasikinė ir kvantinė gravitacija, 30, 214003. https://doi.org/10.1088/0264-9381/30/21/214003
    Obied, G., Ooguri, H., Spodneiko, L. ir Vafa, C. De Sittero erdvė ir pelkė. „arXiv“: 1806.08362.
    Denefas, F., Hebeckeris, A. ir Wrase, T. (2018) de Sitterio „Swampland“ sąmokslas ir Higgo potencialas. „Physical Review D“, 98, straipsnio ID: 086004. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.98.086004
    Agrawal, P., Obied, G., Steinhardt, P. ir Vafa, C. (2018) Dėl styginių pelkių kosmologinių pasekmių. Fizikos laiškai B, 784, 271-276. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2018.07.040
    Weinberg, S. (1987) Antropinė riba kosmologinėje konstantoje. „Physical Review Letters“, 59, 2607. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.59.2607
    Peeblesas, P.J.E. (1967) Visatos gravitacinis nestabilumas. The Astrophysical Journal, 147, 859. https://doi.org/10.1086/149077
    Haramein, N. (2013) Kvantinė gravitacija ir holografinė masė. Fizinė apžvalga ir tarptautiniai tyrimai, 3, 270-292.
    Harameinas, N.(2013) „Kvantinės gravitacijos ir holografinės masės, atsižvelgiant į 2013 m. Muoninio protono įkrovos spindulio matavimą, priedas. https://osf.io/4uhwp
    ‘T Hooft, G. (2000) Holografinis principas. pagrindinės fizikos pagrinduose ir akcentuose. Tarptautinės branduolinės fizikos mokyklos pranešimai, Erice, 1-15.
    Bekenstein, J. (1973) Juodosios skylės ir entropija. Fizinė apžvalga D, 7, 2333-2346. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.7.2333
    Hawking, S. (1975) „Juodųjų skylių dalelių kūrimas“. Matematinės fizikos komunikacijos, 43, 199–220. https://doi.org/10.1007/BF02345020
    Dabholkar, A. (2005) Tikslus juodųjų skylių mikrostatų skaičiavimas. https://arxiv.org/pdf/hep-th/0409148.pdf
    ‘T Hooft, G. (1993) Kvantinės gravitacijos matmenų mažinimas. „arXiv“: gr- qc / 9310026
    Miao, Y.-G. ir Xu, Z.-M. (2019) Termiškai stabilių Schwarzschild anti-de Sitter juodųjų skylių sąveikos potencialo ir terminės korekcijos būklės lygtis. Kinija „Science“, fizika, mechanika ir astronomija, 62, 10412. https://doi.org/10.1007/s11433-018-9254-9
    Wei, S.-W. ir Liu, Y.-X. (2015) Įžvalga apie juodosios skylės AdS juodąją struktūrą iš termodinaminės fazės perėjimo. „Physical Review Letters“, 115, straipsnio ID: 111302. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.115.111302
    Nicolini, P. ir Singleton, D. (2014) „Horizontinių taškų ir juodos skylės interjero vokselių sujungimas“. Fizikos laiškai B, 738, 213-217. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2014.09.038
    Antognini, A., Nez, F., Schuhmann, K., Amaro, F. D. ir kt. (2013) protonų struktūra iš muoninio vandenilio 2S-2P pereinamųjų dažnių matavimo. Mokslas, 339, 417–420. https://doi.org/10.1126/science.1230016
    Ali, F. A. ir Das, S. (2015) „Kvantinio potencialo“ kosmologija. Fizikos laiškai B, 741, 276-279. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2014.12.057
    Maeder, A. (2017) „Lambda CDM“ modelio alternatyva: mastelio nekintamumo atvejis. APJ, 834.
    Maeder, A. (2017) Skalės nekintanti kosmologija ir CMB temperatūra kaip raudonų poslinkių funkcija. APJ, 847,
    Maeder, A. (2017) Tuščios erdvės mastelio nesutarimų dinaminiai efektai: tamsiosios medžiagos kritimas? APJ, 849.
    Milgrom, M. (1983) Niutono dinamikos modifikacija kaip galima paslėptos masės hipotezės alternatyva. APJ, 270.
    Milgrom, M. (1983) Niutono dinamikos modifikacija - pasekmės galaktikoms. APJ, 270.
    Milgrom, M. (1983) „Atsirandanti gravitacija ir tamsi visata“. APJ, 270, 384, 270.
    Verlinde, E.P. (2017) „Atsirandanti gravitacija ir tamsi visata“. „SciPost“: „SciPost Physics“, 2.
    Pathria, R.K. (1972) Visata kaip juoda skylė. Gamta, 240, 298–299. https://doi.org/10.1038/240298a0
    Gerai, I.J. (1972) Kinijos visatos. Fizika šiandien, 25, 15. https://doi.org/10.1063/1.3070923
    Poplawski, N. J. (2010) Radialinis judėjimas į Einšteino-Roseno tiltą. Fizikos laiškai B, 687, 110-113.
    Ashtekar, A., Pawlowski, T. ir Singh, P. (2006) Didžiojo sprogimo kvantinė prigimtis. „Physical Review Letters“, 96, straipsnio ID: 141301. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.141301
    Zlatev, I., Wang, L. ir Steinhardt, P. J. (1999) Kvintesencija, kosminis sutapimas ir kosmologinė konstanta. „Physical Review Letters“, 82, 896. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.82.896
    Zlatev, I., Wang, L. ir Steinhardt, P. J. (1999) kosmologinio stebėjimo sprendimas. Fizinė apžvalga D, 59.
    Huang, K. (2013) Tamsioji energija ir tamsioji medžiaga super skysčio visatoje. Tarptautinis šiuolaikinės fizikos žurnalas A, 28, straipsnio ID: 1330049. https://doi.org/10.1142/S0217751X13300494
    Weyl, H. (1917) Apie gravitacijos teoriją. Fizikos metraštis, 54, 117.
    Eddington, A. (1931) Preliminari pastaba apie elektrono, protono ir visatos mases. Kembridžo filosofijos draugijos matematikos darbai, 27, 15–19. https://doi.org/10.1017/S0305004100009269
    Eddington, A. (1936) Protonų ir elektronų reliatyvumo teorija. Kembridžo universiteto leidykla, Kembridžas.
    Eddington, A. (1946) Pagrindinė teorija. Kembridžo universiteto leidykla, Kembridžas.
    Diracas, P.A.M. (1937) Kosmologinės konstantos. Gamta, 139, 323.
    Diracas, P.A.M. (1938) Naujas kosmologijos pagrindas. Karališkosios draugijos darbai, A, 165, 199-208.
    Diracas, P.A.M. (1974) Kosmologiniai modeliai ir didelių skaičių hipotezė. Karališkosios draugijos darbai A, 338, 439-446.
    Funkhouser, S. (2006) Didelis skaičius sutapimas, kosminis sutapimas ir kritinis pagreitis. Karališkosios draugijos darbai A, 462, 3657-3661.
    Milne, E.A. (1935) Reliatyvumas, sunkumas ir pasaulio struktūra. Oksfordo universiteto leidykla, Oksfordas.
    Weyl, H. (1919) Naujas reliatyvumo teorijos išplėtimas. Annalen der Physik, 59 m.
    O’Raifeartaigh, C., McCann, B., Nahm, W. and Mitton, S. (2014) Einšteino pastovios būsenos teorija: apleistas kosmoso modelis. Europos fizinis žurnalas H, 39, 353-367. https://doi.org/10.1140/epjh/e2014-50011-x
    Harameinas, N., Rauscheris, E.A. ir Hyson, M. (2008) mastelio suvienijimas: visuotinis mastelio dėsnis. Konferencijos „Vieningos teorijos“ pranešimai, Budapeštas, 2008 m.
    Corda, C. (2009) Interferometrinis gravitacinių bangų nustatymas: galutinis bendro reliatyvumo testas. Tarptautinis šiuolaikinės fizikos žurnalas D, 18, 2275-2282.

* Pateikta Karališkosios draugijos palydovų diskusijų susitikime ― Dalelių, kondensuotų medžiagų ir kvantinė fizika: nuorodos per Maxwello lygtis, 2015 m. Lapkričio 18–19 d., Chicheley Hall, Buckinghamshire, Didžioji Britanija.


Klausimas be krašto visata?

Atsakymuose tikriausiai sulauksite įvairovės.
Nemanau, kad susitiksite su savimi.

Pradėsiu nuo vienos idėjos, kurią turėjau jau seniai. Jei patekote į Visatos kraštą (kad ir ką tai reikštų), nieko nėra anapus. Jei išsiruošėte iš Visatos, tapsite Visatos kraštu. Kitaip tariant, jums reikia atskaitos sistemos. Visatos „kraštas“ turi būti kažkuo apibrėžtas. Žvaigždė ? ? ? Nesvarbu. Kai išvykstate anapus, jūs tampate nauju apibrėžiančiu tašku.

Gausite įmantresnių atsakymų (galbūt ir vieną iš manęs), bet aš maniau, kad pradėsiu paprastu.

Mėgaukitės savo apsilankymais čia. Peržiūrėkite temas.

Kabonė

COLGeek

Kokia forma yra Visata? Naujas tyrimas rodo, kad mums viskas negerai

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Kabonė

Kokia forma yra Visata? Naujas tyrimas rodo, kad mums viskas negerai

Kabonė

IG2007

& quotNekritikuokite to, ko negalite suprasti. & quot

Er, iš tikrųjų, mes to dar nedarome. Hablo teigimu, Hablo konstanta greičiu viskas nuo mūsų tolsta. Šiandieninis mokslininkas turi žinoti, kas tai nutolo: tamsioji energija. Energija, kuri sudaro didžiausią Visatos dalį (e = mc ^ 2). Štai kodėl visata plečiasi ir plečiasi, o tamsiosios energijos kiekis atrodo pastovus. Štai kodėl visata nėra tokia didelė, kaip jos amžius, ji yra didesnė už tai.

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Pažvelkite į antraštę: Visata be kraštų?

Jūs pradėjote šią temą. Jūs negalite manęs tiesiog užčiaupti.
Į galvą ateina žodžiai (priešingas mandagumui) (mažas šuo).

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Esmė ta, kad Visata yra baigta. Pagal apibrėžimą nieko nėra anapus. & quot

Prašau, dabar paimkite tai

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Kabonė

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

& quot Šiuo metu ieškau atsakymo į savo klausimą. Jei keliausiu link galaktikos greičiau, nei ji tolsta nuo manęs, galų gale ten pateksiu. & Quot

Atsakymas yra toks, kaip ir automobilį, jūs jį aplenksite nebent artėjate prie c.

Jums kils problema, kad jūsų prielaida gali būti neteisinga. Jei jūs ir jūsų pasirinkta galaktika juda proporcingai atstumui, kurį turėtumėte geriau patempti kojines aukštyn (Hablas).

Lažinuosi, kad tu dar neparuošei skafandro?

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

QUOTE
Jei pradėsiu priešinga kryptimi, galų gale pateksiu ir į galaktiką.
QUOTE

Mandagiai tariant. tai & quot; pučia vėjas & quot;

Visata yra didelė vieta. Jūs neturite kompaso. Jūs neturite skafandro. Jūs neturite FLT. Tu nesi nemirtingas.

Jūsų prielaida blogai nuteka.

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Jei kalbėsime rimtai, jei ketiname pateikti visiškai neįmanomus klausimus, susijusius su keliaujančiais FLT, neapibrėžtomis pozicijomis ir AAP trūkumu, mes pradedame įsivaizduoti blogiausią antropomorfinę rūšį.

Jei elgiatės su išėjimu iš Visatos kaip į tualetą, galite pastebėti, kad negalite savo keliu nuplauti jokių galaktikų

Kabonė

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Kabonė

Katastrofa

Artėja prie asteroido? Ar tai yra tas?

Gerai. Aš galiu būti mano malonus draugiškas aš

Atsiprašau, bet aš vis tiek turiu tą pačią problemą. Be kraštų Visata yra tiesiogiai analogiška besiūliam sferos paviršiui. Kaip jūs sakote, jei sutinkate su šia analogija, pradedate nuo taško, tarkim, „Quito“, kuris praktiškai yra ant pusiaujo. Leiskitės tiesia linija, kuri iš tikrųjų yra išlenktas pusiaujas, ir grįšite į Kito. & Quot; tiesi & quot; linija iš Kito dabar gali būti iki Mėnulio, bet tai būtų papildomas lygumos, apsiribojančios sferos paviršiumi, matmuo. Nesupainiokite dėl mano Žemės analogijos. Manau, kad dėl viso to galime susitarti?
Dabar, jei Visata yra sfera analogijoje, Visatai plečiantis, sferos paviršius plečiasi. Mes, kaip plokščiažemiai, negalime nulipti nuo sferos paviršiaus = Visata. Atstumas tarp mūsų didėja, bet vis tiek esame & quotsurface & quot.
Problema ta, kad bandome susieti paprastus žmones su visa Visata, apie kurią mes žinome šalia nieko. Tai, į ką plečiasi Visata, nėra klausimas. Didžioji problema, kurią turiu su besiplečiančia visata & quot, yra ta, kad mes (objektai) nesiplėtojame. Jei VISI plėstųsi, mes to nežinotume, nes plečiasi ir mūsų valdovai. Tai, manau, yra išsiplėtimo teorijos trūkumas. Pagal analogiją sferos = galaktikos paviršius ir bitas „quotinto“ yra susijęs su paviršiaus išsiplėtimu. Ne, sakysite, jis plečiasi & quotoutward & quot. Jūs esate teisus, bet tai yra kitokia dimensija, nežinoma lygumų gyventojui. Ta dimensija mums nežinoma ir yra ne & quotinto & quot jūsų klausime: & quot Į ką plečiasi Visata. Jūsų atsakymas yra toks: „Visata kaip paviršius plečiasi. Statmenas tam paviršiui statymas yra matmenyje, kurio mes negalime aptikti. Tai nėra mums pažįstamoje erdvės dimensijoje. Bet koks bandymas tai padaryti yra antropomorfiškas.


Tikėjimas ir besiplečianti Georges Lemaître visata

2018 m. Spalio 29 d. Tarptautinė astronomijos sąjunga (IAU) balsavo už rekomendaciją pervadinti Hablo įstatymą „Hablo-Lemoso įstatymu“. Tai, kad toks balsavimas įvyks šiandien - tuo metu, kai mokslas ir tikėjimas žiniasklaidoje vaizduojami kaip nenumaldomi priešai, kalba apie nepaprastą paties Lemaître'o, belgų monstranoriaus ir astronomo, kuris nemažai prisidėjo prie mokslo mokslą, charakterį. kosminė sandara ir ištakos. Dvigubas kunigo ir mokslininko karjera daugeliui sukėlė galvą, kai jis buvo gyvas, ir jo kova su visatos atsiradimo „Didžiojo sprogimo“ modelio gynimu prieš tuos, kurie apkaltino jį religiniu motyvu. pokario Europoje ir JAV auganti įtampa tarp mokslo ir organizuotos religijos.

Istorija, kurią pasakosime apie Lemaître'ą, būtinai bus selektyvi jo gyvenimo detalėse, kuri buvo pakankamai sudėtinga ir turtinga, kad nusipelnė kelių biografijų, [1] [2] taip pat daugybės straipsnių. Noriu pabrėžti tuos jo karjeros aspektus, dėl kurių nusipelnė IAU, daugiau kaip 10 000 profesionalių astronomų grupės, kartu su kai kuriais kitais indėliais, kurie yra mažiau žinomi, tačiau nusipelno pripažinimo. Lemaître'o religinės pažiūros yra vienodai plačios ir sudėtingos, ir aš sutelksiu dėmesį tik į tuos, kurie siejasi su jo moksliniu darbu ir iš jo kilusiomis diskusijomis.

Georgesas Henri Josephas Édouardas Lemaître'as gimė 1894 m. Liepos 17 d. Šarlerua mieste, Belgijoje. Ankstyvame amžiuje jis jautėsi pašauktas tapti kunigu, tačiau įšventinimo nesiekė tik baigęs mokslinį išsilavinimą Luveno katalikų universitete. Iš pradžių išvykęs studijuoti civilinę inžineriją, jis paliko universitetą kovoti Pirmajame pasauliniame kare kaip artilerijos karininkas Belgijos armijoje, už kurią jam buvo įteiktas Belgijos karo kryžius. 1918 m. Grįžęs į išsilavinimą, jis įgijo a Docteur en Sciences (atitinka doktorantūrą) iš Louvain 1920 m., grynosios matematikos disertacija. Tada 1923 m. Jis buvo įšventintas į kunigus, tačiau, sužinojęs apie naujus astronomijos pokyčius, jis paprašė ir gavo vadovų leidimą tapti mokslo darbuotoju Kembridžo universitete (JK), vadovaujamas garsaus astronomo sero Arthuro Eddingtono. Po metų jis išvyko į kitą Kembridžą - Kembridžą, MA, kur dirbo Harvardo koledžo observatorijoje pas Harlow Shapley ir 1927 m. Buvo apdovanotas daktaro laipsniu. iš MIT [3] su gravitacinių laukų elgesio disertacija esant bendram reliatyvumui. [4] 1925 m. Jis grįžo į Louvainą, kad užimtų fakulteto pareigas. Tris trumpus metus, kai Lemaître'as buvo užsienyje, jis aprūpino bendrojo reliatyvumo įrankiais ir suprato to meto astronominius duomenis, kuriais jis greitai pervers šiuolaikinį visatos istorijos supratimą.

Kad galėtume įvertinti Lemaître'o indėlį, reikia pripažinti, kiek XX a. Pradžios astronomija skyrėsi nuo šiandienos. 1917 m. Albertas Einšteinas paskelbė savo „bendro reliatyvumo“ teoriją, kurioje gravitacija yra erdvės ir laiko, kuriame mes egzistuojame, geometrija. Visatos dydis ir struktūra tada buvo menkai žinomi. Buvo suprasta, kad Saulės sistema - Saulė, Žemė ir kitos planetos - yra didžiulėje milijardų žvaigždžių sąvadoje, vadinamoje Paukščių Tako Galaktika. Tačiau dienos argumentas buvo, ar Paukščių kelias iš tikrųjų buvo visa visata. Per pirmąjį 20-ojo amžiaus dešimtmetį teleskopai nebuvo pakankamai galingi, kad išspręstų tikrąją spiralės formos „ūkų“ (lot. Ūkų ar debesų) prigimtį, kaip ir kitas galaktikas, pavyzdžiui, Paukščių kelią. [5] Taigi, kai dešimtmečiu anksčiau Einšteinas sugalvojo savo bendrojo reliatyvumo teoriją, paprasčiausia prielaida buvo ta, kad visata yra statiška, nesikeičianti per begalę laiko eonų [6]. Bet tai kėlė rimtą problemą Einšteinui, nes jo gravitacijos teorija reikalavo, kad materija iškreiptų erdvę taip, kad statinė visata - visa materija ir pati erdvė - paprasčiausiai užgriūtų pati. Todėl jis į savo lygtis, reguliuojančias erdvėlaikio geometriją, įvedė savavališką „kosmologinę konstantą“, kuri suteikė atstumiančią jėgą, subalansuojančią abipusį visos materijos potraukį, kad būtų išsaugota erdvė, kurią jis laiko įsivaizdavo kaip statinę.

Alternatyvų statinio kosmoso modelį 1917 m. Sukūrė olandų fizikas Willemas de Sitteras. De Sitteras išsprendė griūvančios visatos problemą teigdamas, kad erdvė tuščia - be materijos. Kad ir kaip nerealu tai atrodytų, de Sitter visata buvo įdomi dviem būdais. Pirma, jei būtų įvestos dvi mažos materijos dalys (tarkime, dvi galaktikos šiaip tuščioje visatoje), jos būtų linkusios tolti viena nuo kitos. Antra, laikoma, kad erdvė de Sitter buvo plokščia - nukrypimas nuo Einšteino modelio, pagal kurį materija uždėjo bendrą teigiamą kosmoso kreivumą, kad pastaroji būtų panaši į kamuolio paviršių. Panašu, kad tikroji visata yra beveik lygi ir po daugybės laiko bus panaši į de Sitter visatą. [8]

Lemaître'as kovojo su de Sitterio modelio problemomis siekdamas daktaro laipsnio. Iki to laiko, 1924 m., Astronomijos stebėtojams, naudojantiems galingesnius teleskopus, pavyko rasti atstumo rodiklius, kurie spiralinius ūkus nustatė kaip galaktikas, pavyzdžiui, Paukščių Taką. Taigi visata buvo ne 100 000 šviesmečių (apytikslis Paukščių Tako skersmuo), bet milijardų šviesmečių dydžio. Stebėtojai pastebėjo, kad tolimesnių galaktikų šviesa, atrodo, pasislinko link raudonos spalvos spektro galo, palyginti su netoliese esančiomis galaktikomis. Buvo siūlomi įvairūs šios raudonos poslinkio paaiškinimai. [9]

Lemaître'o laikas Harvarde leido jam susidoroti su astronominiais duomenimis, ir 1927 m. Jis suprato, kaip interpretuoti galaktikos raudonus poslinkius, galaktikos tolsta viena nuo kitos, bet ne savo judesiu per fiksuotą erdvę. Jis nebuvo statiška Einšteino visata ar tuščias de Sitterio kosmosas, veikiau visata, kurioje plėtėsi pati erdvė, kurioje toje erdvėje įsitaisiusios didžiulės galaktikos buvo nuneštos į ateitį, kurioje kosmosas vis labiau prasiskiedė. Galaktikos atrodo paraudusios ne dėl klasikinio Doplerio efekto, bet dėl ​​to, kad pačios šviesos bangos yra ištemptos plečiant erdvę, per kurią jos keliauja. Skirtingai nei originalus de Sitterio modelis, nė vienas stebėtojas nėra ypatingoje padėtyje, nė viena galaktika neužima „centro“ [10].

Lemaître'as nebuvo pirmasis, kuris pasiūlė, kad besiplečianti visata patenkins bendrojo reliatyvumo lygtis ir pašalins kosmologinės konstantos poreikį. Rusų matematikas Aleksandras Friedmannas 1922 m. Ir 1944 m. Vokietijos žurnaluose paskelbė panašų sprendimą. Tačiau jo darbas buvo grynai teorinis, nes neturėjo prieigos prie duomenų. Nors Einšteinas žinojo apie Friedmanno kūrybą, Lemaître'as, kuris kaip tik baigė baigiamąjį darbą, kai Friedmannas 1925 m. Mirė nuo vidurių šiltinės, nebuvo. [11] Tada žurnalų platinimas buvo daug sunkesnis, ir Lemaître'as netrukus atsidurs kitoje tos pačios problemos pusėje.

1927 m. Lemaître'as paskelbė savo pagrindinį dokumentą apie besiplečiančią visatą. [12] Jo besiplečiantis kosmosas, pripildytas materijos, sujungė geriausias tiek Einšteino, tiek deSitterio kosmologijas, tiesiogiai susidūrė su astronominiais duomenimis ir nereikalavo kosmologinės konstantos. Jo visatoje galaktikos recesijos greitis būtų proporcingas atstumui iki tos galaktikos. Jis panaudojo turimus astronominius duomenis apie galaktikos atstumus ir raudonus poslinkius, kad apskaičiuotų proporcingumo konstantą. [13]

Lemaître'o dokumentas buvo beveik nežinomas ir neskaitytas. The Briuselio mokslo draugijos annalės, išleista prancūzų kalba Belgijoje, paprasčiausiai nebuvo žymiausių mokslo žurnalų sąraše, taip pat prancūzų kalba nebuvo vyraujanti astronomijos kalba. Po dvejų metų, 1929 m., Amerikiečių astronomas Edwinas Hubble'as paskelbė žinomoje Proceedings of the (JAV) Nacionalinės mokslų akademijos [14], kuriame jis naudojo daug didesnę duomenų apie galaktikos atstumus ir greičius kiekį, kurį tada buvo galima parodyti empiriškai. kad tarp galaktikos recesijos greičio ir atstumo buvo linijinis ryšys. Greičio ir atstumo santykis, kurį jis gavo braižydamas duomenis diagramoje, tapo žinomas kaip Hablo dėsnis, o proporcingumo konstanta - Hablo konstanta.

Hablas aiškino galaktikų recesinį greitį, apeliuodamas į de Sitterio kosmologiją, kurioje dalelės skristų viena nuo kitos fiksuotoje erdvėje. Jis taip pat rėmėsi vadinamuoju „šviesos nuovargiu“ - šviesos bangos, eidamos iš šaltinio į stebėtoją, praras energiją ir padidins bangos ilgį. Nei viena, nei kita nėra teisinga: de Sitterio modelis nebuvo pritaikytas visatai, kurioje gyvename, o šviesa nepraranda energijos, kai ji keliauja per kosmoso vakuumą. Tai buvo pats Lemaître'o kosmoso išsiplėtimas, kuris suteikė natūralų mechanizmą vis didesniam galaktikų paraudimui per atstumą. Tačiau Hablas nežinojo apie 1927 m. Lemaître'o darbą ir bet kuriuo atveju niekada nepriėmė visatos, kurioje pati erdvė plėtėsi, idėjos. Dar 1940-aisiais Hablas davė interviu, kuriuose jis teigė, kad duomenys atitinka statinį kosmosą [15] - šiuo metu nusistovėjusi nuomonė yra klaidinga. Ironiška, tačiau žmogus, kuriam buvo įvardytas pagrindinis kosminės ekspansijos kriterijus, niekada nepriėmė minties, kad kosmosas plečiasi.

Istorija čia pasibaigs, jei ne kitos Lemaître'o publikacijos neaiškiame žurnale pasekmės. 1930 m. Arthuras Eddingtonas sukūrė besiplečiantį visatos modelį, beveik identišką Lemaître'ui, ir pradėjo apie jį skaityti. Iš kolegų sužinojęs apie savo senojo Kembridžo mentoriaus atkūrimą, Lemaître'as priminė Eddingtonui, kad jis jam atsiuntė 1927 m. Maloningasis Eddingtonas iškart suprato, kad buvusio studento žurnalo pasirinkimas pasmerkė darbą nežinomybei ir pasirūpino žurnalo redaktoriumi. Mėnesiniai Karališkosios astronomijos draugijos pranešimai, išskirtinis žurnalas, neoficialiai žinomas astronomams kaip MNRAS, išleisti vertimą į anglų kalbą. [16]

1931 m. Vertimas į anglų kalbą 1927 m. Pagrindiniame dokumente nieko nepadarė patvirtinti Lemaître'o prioriteto išvedant „Hablo dėsnį“, nes trūko pagrindinės pastraipos, kurioje būtų nustatytas galaktikų recesijos greičio ir jų atstumo santykis su pastovia su jais susijusia konstanta. Dešimtmečius intrigos sukosi apie šią praleidimo teoriją - nuo antireliginių motyvų iki paties Hablo įsikišimo, kad išsaugotų savo prioritetą. 2011 m. Astronomas Mario Livio išsprendė paslaptį iššukavęs Karališkosios astronomijos draugijos archyvą, kur rado lydraštį, pridėtą prie išversto rankraščio MNRAS redaktoriui. [17] Laiške nustatyta, kad Lemaître'as išvertė savo paties 1927 m. Straipsnį į anglų kalbą ir nusprendė praleisti medžiagą apie galaktikos greičio ir atstumo santykį.

Kodėl Lemaître taip elgtųsi? Jis gerai žinojo, kad iki 1929 m., Kai Hablas parašė savo darbą, buvo daugiau tikslesnių duomenų, kurie nustatė greičio ir atstumo santykio linijinį pobūdį, nei jis turėjo prieigą 1927 m. Kai Lemaître'as išrašė santykius savo originaliame darbe, jis jį išvedė iš savo kosmologinio modelio, iš tikrųjų numatydamas, ką geresni duomenys parodys po dvejų metų [18].

Praleisdamas pagrindinę pastraipą, Lemaître'as prarado galimybę priskirti savo vardą garsiam ir dabar iš esmės svarbiam kosmologiniam santykiui. Nors buvo lengva grįžti prie originalaus 1927 m. Dokumento, kad pamatytume, ką nuveikė Lemaître'as, matyt, mažai kas padarė. Be to, Hablas turėjo didelę asmenybę ir buvo atsakingas už tuo metu didžiausią teleskopą - Vilsono kalno 100 colių atšvaitą, kaip visuomenės veikėją, jis lengvai nustelbė žemų raktų belgų kunigą-profesorių.

Lemaître'o indėlio į kosmologiją istorija tuo nesibaigia. Iki 1931 m. Jis apgalvojo savo kosmoso modelio pasekmes ir suprato, kad plėtra reiškia pradžią - laiko tašką, kai erdvė ir visa joje esanti medžiaga yra taip suspausta, kad fiziniai dėsniai, kurie valdo visko elgesį galėjo netaikyti. Keturiose trumpose žurnalo pastraipose Gamta, Lemaître'as išdėstė visatos, turinčios ribotą amžių, atvejį, kurio išsiplėtimas pasikeitus reiškia pradinį tašką, kuris yra toks svetimas laboratorijoje nustatytoms sąlygoms, kad įprasta fizika to neaprašytų [19]. Tai, kas buvo žinoma kaip „Didžiojo sprogimo“ modelis [20] dėl kosmoso atsiradimo, lieka ir šiandien, o Lemaître yra visuotinai pripažinta jo išradėja. Daug kas pasikeitė nuo pirminės idėjos, Lemaître palaikė šaltą pradinę būseną ir tada neseniai atrastus kosminius spindulius aiškino kaip pradžios parašą. Šiandien mes žinome, kad pradinė būsena buvo labai karšta, o Didžiojo sprogimo parašas yra ne kosminiai spinduliai, o veikiau radijo energijos foninis laukas esant labai žemai ir beveik vienodai temperatūrai - „kosminiam mikrobangų fonui“ arba CMB. Kai 1964 m. Buvo atrastas CMB, Lemaître tiesiogine to žodžio prasme atsidūrė mirties patale, kur apie savo modelio patvirtinimą sužinojo iš draugų.

Nors visuomenė buvo sužavėta Lemaître modelio idėja ir dar labiau, kad ją išrado katalikas kunigas mokslininkas, daugelis Lemaître'o kolegų buvo mažiau sužavėti. Tai, kad visata turėtų pradžią, buvo moksliškai nepatraukli, nes tai reiškė, kad tam tikra realybės būsena gali būti nepasiekiama moksliniams tyrimams. Ir tai trenkė religija - savotiška Pradžios knygos versija. Lemaître'as, tvirtai tvirtinęs, kad jo pirminis atomo modelis buvo mokslinė hipotezė, [21] atsidūrė ugnies audros centre, kai 1951 m. Popiežius Pijus XII atidarė Popiežiškosios mokslo akademijos posėdį teigdamas, kad pirmykščio atomo modelis demonstruoja Kūrėjo egzistavimas. Taip vadinamas "„Fiat Lux““Kalba taip sujaukė Lemaître'ą, kad sužinojęs apie popiežiaus planus dar kartą ją perskaityti atidarant daug didesnę IAU asamblėją Romoje, jis nuvyko į Vatikaną prašyti (sėkmingai) Šventojo Tėvo, kad praleistų įžeidžiančią dalį. [22 ]

Tačiau žala buvo padaryta, o tai turėjo patvirtinti kai kurių oponentų prielaidą, kad tai, kas dabar vadinama „Didžiojo sprogimo“ modeliu, buvo religiškai motyvuota. Kelerius metus iki 1951 m „Fiat Lux“ kalboje trys fizikai astronomai - Thomasas Goldas, Hermannas Bondi ir Fredas Hoyle'as - pasiūlė amžinai besiplečiančios visatos, kurioje materija buvo nuolat kuriama, kad kompensuotų su kosmoso plėtimusi susijusį skiedimą, alternatyvų „stabilios būsenos“ modelį. 23] Kai kurie teigė, kad Steady State modelis grąžino garbingesnį kosmoso amžių [24], reikalingas nuolatinis materijos kūrimas neturėjo įtikinamų mechanizmų. Nors atradus CMB Steady State modelį diskreditavo, astronomai vis dar ieško būdų, kaip išvengti daugeliui filosofiškai nemalonios minties, kad kosmosas galėjo turėti pradžią [25].

Metams bėgant, Lemaître'as pateikė daugybę cituojamų teiginių apie mokslo ir tikėjimo santykius, kuriuose jis kruopščiai aprašė mokslo praktiką ir Biblijos taikymą toms temoms, kurios nėra išganymo istorijos [26]. Nepaisant to, atidžiau panagrinėjus Lemaître’o 1931 m Gamta dokumentas atskleidžia kiek pralaidesnę ribą tarp šių dviejų mokslininko kunigo pusių. Archyvuotame ankstyvame 1931 m. Rankraščio juodraštyje yra paskutinė papildoma pastraipa, perbraukta rašikliu. Pastraipoje rašoma: „Manau, kad kiekvienas, kuris tiki aukščiausia būtybe, palaikančia kiekvieną būtybę ir kiekvieną veiksmą, taip pat tiki, kad Dievas iš esmės yra paslėptas, ir gali džiaugtis matydamas, kaip dabartinė fizika suteikia uždangą, slepiančią kūrinį“. [27] Neaiškus Lemaître'o motyvas įtraukti šį teiginį į ankstyvą referato projektą, kuris turi būti siunčiamas mokslo žurnalui, tačiau jis visiškai atitinka jo kitur išsakytą nuomonę, kad Dievas yra paslėptas ir veikia per fizinius dėsnius. kosmoso.

Įdomiau yra tai, kad didžioji dalis antrosios pastraipos 1931 m Gamta popierius labai atkartoja Šv. Augustino svarstymus apie laiko prigimtį. Čia Lemaître rašo:

Teiginys yra tiek filosofinis, tiek fizinis - kaip galima apibrėžti erdvę ar laiko progresavimą, jei yra tik vienas dalykas, kuris nesąveikauja su niekuo kitu? Į Dievo miestas, parašytas 15 šimtmečių prieš Lemaître'o darbą, Augustinas Hippo rašė:

Priimdami būtybės apibrėžimą kaip į kai kuriuos dalykas kad sąveikauja su kitais kosmoso dalykais, šios dvi idėjos iš esmės yra tapačios ir suformuluotos gana panašiai. Tada Lemaître'as sako: „Jei šis pasiūlymas yra teisingas, pasaulio pradžia įvyko šiek tiek prieš erdvės ir laiko pradžią“ [29], o šv. Augustinas rašė: „Tada tikrai pasaulis buvo sukurtas ne laiku, bet kartu su laiku “. Abi idėjos „šiek tiek anksčiau“ yra tapačios, o šiame kontekste skiriasi tik „vienalaikės“ [30].

Reikia įsivaizduoti, kad klasikinis Lemaître'o išsilavinimas, galbūt jo formavimasis kunigu, suteikė jam žinių apie Šv. Augustino raštus. Tačiau Šv. Augustino kūryba nėra cituojama Gamta popieriaus ir jei artimas susirašinėjimas su tekstu Dievo miestas buvo netyčia, tai tikrai rodo, kad tam tikru Lemaître'o gyvenimo momentu Augustino svarstymai laiku jam padarė didelį įspūdį. Jame taip pat pažymima, kad šiuose dviejuose sakiniuose išdėstytos idėjos nėra esminės pagrindinei straipsnio idėjai: kad materijos pripildyto kosmoso plėtimasis reiškia itin tankų pradėjimą prieš ribotą laiką. Nepaisant šių sakinių įtraukimo priežasties, jie suteikia ryškų ryšį tarp šiuolaikinės kosmologijos ir V amžiaus katalikų teologijos.

Lemaître'o indėlis į kosmologiją nesibaigė 1931 m Gamta popieriaus. Iki Antrojo pasaulinio karo jis paskelbė keletą svarbių straipsnių, kurie vėl ir vėl įrodė savo sugebėjimą įtraukti stebėjimo duomenis su savo griežtais bendrosios reliatyvumo lygčių sprendimais. Pavyzdžiui, kovodamas su kosmologine konstanta, kurios atsisakė Einšteinas, jis, atlikdamas griežtą matematinį metodą, pasiūlė, kad tai gali būti tam tikra vakuuminė energija, daranti neigiamą slėgį, kuris pagreitintų kosmoso plėtrą. Tai gana glaudžiai numatė tamsiosios energijos idėją [31].

Kodėl tada Lemaître'o vardas nėra toks gerai žinomas kaip Hablo ar net Einšteino? Antrojo pasaulinio karo pabaigoje kosmologijos veikimo centras ir Didžiojo sprogimo modelio kūrimas iš bendrosios reliatyvumo krypties perėjo prie branduolinės fizikos, tos srities, kuri tiesiog nedomino Lemaître'o [32]. Ginčytina atmosfera, supanti „Fiat Lux“ kalba ir „Steady State“ modelis dar labiau pakenkė Lemaître'ui. Jis liko atsidavęs profesorius, novatoriškas didelio našumo skaičiavimų srityje Belgijoje, tačiau galų gale sukūrė nedaugelį kosmologijos studentų. Aštuntajame dešimtmetyje dauguma Lemaître'o bendraamžių mirė, o jo įnašai publikacijose buvo nuvertinti maždaug tada, kai maždaug prieš dešimtmetį atgijo susidomėjimas jo gyvenimu. [33]

Hablo dėsnio pervadinimo Hablo-Lemarto įstatymas atvejis priklauso ir nuo 1927 m. Dokumento laiko, ir nuo Lemaître'o unikalaus sugebėjimo pateikti matematiškai pagrįstas kosmologijas, tiesiogiai bendraujant su astronominiais duomenimis. Friedmannas pirmą kartą paskelbė besiplečiantį visatos modelį, tačiau nenagrinėjo pasekmių galaktikos recesijos greičio ir atstumo santykiui, kuris turi Hubble'o vardą. Hablas pritaikė astronominius duomenis, kad gautų tą ryšį, tačiau nežinojo, kaip juos gauti iš bendro reliatyvumo. Kiti pritaikė bendrą reliatyvumą kosmoso formai ir evoliucijai, tačiau naudojo netinkamą modelį arba nesigriebė duomenų. Jei Lemaître'as būtų paskelbęs savo 1927 m. Straipsnį didžiajame anglų kalbos žurnale, kurį tos dienos astronomai būtų plačiai skaitę, jo besiplečiančios masės pripildytos visatos derinys su aiškiu greičio ir atstumo santykio išvedimu galėjo būti daug plačiau pripažinta.

Nors nedaugelis mokslo atradimų yra teisingai priskirti jų atradėjams [34], aš teigsiu, kad šis atvejis yra ypatingas ir kad Lemaître'as iš tikrųjų buvo nuvertintas, nepaisant apdovanojimų, gautų per savo gyvenimą. Čia aktuali Lemaître'o religinė tapatybė - kiekviename pokalbyje, kurį pasakau šia tema, auditorija išreiškia nuostabą, net nuostabą, kad katalikų kunigas gali būti mokslininkas, jau nekalbant apie tokį žymųjį. Tinkamai pripažinus Lemaître vardą astronomijos istorijoje, priimant IAU rekomendaciją vartoti terminą „Hubble-Lemaître law“, tai bus naudinga ir tikintiesiems mokslininkams, ir mokslininkams ateistams. Pirmiesiems tai sustiprina mūsų nuomonę, kad mokslas ir tikėjimas yra suderinami. Pastarajam tai gali tiesiog padėti pašalinti įtarimą, kad Lemaître'as dėl savo dėvėtos apykaklės buvo traktuojamas skirtingai nei jo bendraamžiai tiek jo gyvenime, tiek ir vėliau [35].

[1] Dominique'as Lambertas, Visatos atomas: Georges'o Lemaitre'o gyvenimas ir darbai (Krokuva, „Copernicus Center Press“, 2016).

[2] Johnas Farrellas, Diena be vakar: Lemaître'as, Einšteinas ir šiuolaikinės kosmologijos gimimas (Niujorkas, pagrindinės knygos, 2005).

[3] Astronomijos magistrantūros studijos Harvarde oficialiai prasidėjo tik 1928 m. (Https://astronomy.fas.harvard.edu/history). Taigi Lemaître'as, atvykęs į Harvardą 1924 m., Turėjo imituoti netoliese esančioje MIT, kad įgytų daktaro laipsnį.

[4] Georgesas H.J.E. Lemaître, (1) Gravitacinis laukas tolygiai nekintančio tankio skysčio sferoje pagal reliatyvumo teoriją (2) Pastaba dėl de Sitterio Visatos (3) Pastaba apie pulsuojančių žvaigždžių teoriją. Daktaras Disertacija, MIT, 1925 m., Galima rasti „D-space @ MIT“ svetainėje https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/10753). Užrašai „apie de Sitterio visatą“ ir „apie pulsuojančias žvaigždes“ nebuvo įtraukti į disertacijos egzempliorių, saugomą bibliotekoje. Vis dėlto svarbiausią pirmąjį iš šių dviejų Lemaître paskelbė Matematikos ir fizikos žurnalas, t. IV, Nr. 1925 m. Gegužės 3 d.

[5] Idėjos skyrėsi nuo mažesnių žvaigždžių sistemų iki atskirų saulės sistemų formavimosi procese, žr. Robertą W. Smithą „Kosmologija 1900–1931“. Kosmologija: istorinė, literatūrinė, filosofinė, religinė ir mokslinė perspektyvos, red. Norriss S. Hertherington (Niujorkas, „Garland Publishing“, 1993), 329-345.

[6] Iki 1913 m. Teleskopiniai stebėjimai parodė, kad Andromedos ūkas, netrukus neabejotinai atsiskleidžiantis kaip spiralinė galaktika, labai greitai skriejo link mūsų, o po kelerių metų bus įrodyta, kad kitos galaktikos tolsta. Tačiau duomenų trūkumas neleido daryti išvados apie bendrą kosmoso plėtrą, kol po dešimtmečio į sceną atėjo Lemaître'as ir Edwinas Hubble'as. Žiūrėk Robertą. W. Smithas, op. cit.

[7] Albertas Einšteinas, „Kosmologische Betrachtungen zur allgemeinen Relativitätstheorie“, Prusas. Akad. Wiss. T. 142, 1917, 142-152.

[8] Žr., Pavyzdžiui, Lawrence'ą M. Kraussą ir Robertą J. Scherrerį „Statinės visatos sugrįžimas ir kosmologijos pabaiga“, Bendrasis reliatyvumas ir gravitacija, T. 39, Nr. 10, 2007, 1545-1550.

[9] Galaktikų šviesa buvo paskirstyta pagal bangos ilgį teleskope naudojant „spektrometrus“. Kadangi galaktikos yra sudarytos iš didžiosios dalies žvaigždžių, kurių atmosferoje yra atomų, sugeriančių šviesą tam tikru bangos ilgiu, astronomai galėjo matyti tą patį tamsių linijų modelį spektro srityje iš vienos galaktikos į kitą, tačiau daugeliu atvejų, palyginti su modelį, kurį būtų galima pamatyti laboratorijoje. Tokiu būdu galima labai tiksliai išmatuoti vadinamosios „raudonos poslinkio“ kiekį tam tikrai galaktikai.

[10] Galų gale sunku įsivaizduoti erdvę be centro, jei galaktikos traukiasi, nuo ko jos atsitraukia? Lengviausias būdas vizualizuoti tokią realybę yra baliono paviršių laikyti dvimačiu erdvinės erdvės analogu. Pripūskite balioną ir nubrėžkite taškus visame gautame paviršiuje. Atkreipkite dėmesį, kad nė vienas taškas nėra centre, kiekvienas taškas yra ramybės būsenos vietoje baliono paviršiuje, ir vis dėlto pripučiant balioną, kiekvieno taško perspektyva yra ta, kad visi kiti taškai tolsta nuo jo. (Patys taškučiai, nupiešti rašikliu, didėja, bet tikrosios galaktikos - ne). Naudodami liniuotę taip pat galite parodyti, kad kuo toliau vienas taškas yra nuo kito, tuo greičiau jis, atrodo, atsitraukia - vien proporcingumo įstatymu, kurį Lemaître'as padarė savo modeliui.Šios analogijos sunkumas yra tas, kad neišvengiamai užfiksuojama erdvė baliono išorėje ir viduje - tai papildoma erdvinė dimensija, kuri niekuo neatitinka daugumos faktinės besiplečiančios visatos modelių.

[11] Helge Kragh ir Robert W. Smith „Kas atrado besiplečiančią visatą“ Mokslo istorija, t. 41, Nr. 2, 2003, 141-162. 1958 m. Lemaître'as pareiškė, kad apie Friedmanno dokumentus jis sužinojo susitikime su Einšteinu 1927 m. Spalio pabaigoje, praėjus keliems mėnesiams po jo paties dokumento (12 pastaba) pasirodymo. Atsižvelgiant į vėlesnius įvykius, susijusius su Hablo kūryba, aprašytus šiame straipsnyje, yra mažai priežasčių netikėti Lemaître.

[12] G. Lemaître'as, „Un universalus homogenas de masse constante et de rayon crossant, rendant compte de la vitesse radiale des nebuleuses extra-galactiques“, „Annales de la Societe Science de Bruxelles A“, t. 47, 1927, 49–59.

[13] Megaparsekas yra įprastas atstumo vienetas, kurį naudoja ekstragalaktiniai astronomai. Vienas parsekas yra 3,26 šviesmečio, o megaparsekas - milijonas parsekų arba maždaug trisdešimt milijonų trilijonų kilometrų.

[14] Edwinas Hubble'as, „Ryšys tarp atstumo ir radialinio greičio tarp ekstralaktinių ūkų“, Proc. Nacionalinė mokslų akademija, T. 15, 1929, 168–173.

[15] Žr., Pavyzdžiui, „Savantas paneigia sprogstančios visatos teoriją“, The Los Angeles Times “, 1941 m. Gruodžio 31 d., 10 d.

[16] Georges Lemaître, „Homogeninė pastovios masės ir didėjančio spindulio visata, atspindinti ypatingos galaktikos ūkų radialinį greitį“, Mėnesiniai pranešimai Karališkoji astronomijos draugija, t. 91, 1931, 483-490.

[17] Mario Livio, „Trūkstamo teksto paslaptis išspręsta“, Gamta, T. 479, 171-173.

[18] Savo 1927 m. Dokumente Lemaître'as vidutiniškai įvertino duomenis apie galaktikos atstumus ir greičius, kad gautų savo konstantą, o ne pritaikė duomenis tiesiai. Atsižvelgiant į duomenų kiekio ir tikslumo apribojimus tuo metu, tai buvo teisinga, nes Lemaître'as žinojo, kad jo visatos modelis - pagrindinis popieriaus taškas - lemia greičio ir atstumo santykio formą.

[19] Georges Lemaître, „Pasaulio pradžia kvantinės teorijos požiūriu“, Gamta, T. 127, 1931, 706.

[20] Lemaître niekada nevartojo šio termino, tai buvo menkinanti modelio, kurį sugalvojo vienas žymiausių oponentų, astronomas seras Fredas Hoyle'as, slapyvardis. Žr. [2].

[21] „Kiek aš matau, tokia teorija [Didysis sprogimas] visiškai nepatenka į metafizinius ar religinius klausimus. Tai palieka materialistui laisvę paneigti bet kokią transcendentinę Esybę “, - cituoja M. Godartas ir M. Helleris, „Lemaître“ kosmologija (Tusonas, AZ, leidykla „Pachart“, 1985).

[22] Lemaître'o intervencijos detalės įvairiose ataskaitose skiriasi, visų pirma, ar jis kalbėjo tiesiogiai su popiežiumi, o jei ne, tai kas iš tikrųjų įsikišo su Šventuoju Tėvu. Originalo versija anglų kalba „Fiat Lux“ kalbą galima rasti http://inters.org/pius-xii-speech-1952-proofs-god.

[23] Hermannas Bondi ir Thomasas Goldas, „Besiplečiančios visatos stabilios būsenos teorija“, Mėnesiniai pranešimai Karališkoji astronomijos draugija, 108, 1948, 252-270 Fredas Hoyle'as, „Naujas besiplečiančios visatos modelis“. Mėnesiniai pranešimai Karališkoji astronomijos draugija, 108, 372-382.

[24] Ši problema buvo išspręsta 1950-aisiais ir 1960-aisiais, patobulinus atstumų iki galaktikų matavimą, kuris sumažino Hablo konstantą ir padidino laiką nuo Didžiojo sprogimo.

[25] Žr., Pavyzdžiui, Roger Penrose, Laiko ciklai: nepaprastas naujas Visatos vaizdas (Niujorkas, Vintage Press, 2012 m.) Alanas H. Guthas, „Amžina infliacija ir jos pasekmės, Fizikos žurnalas, A40, 2007, 6811-6826.

[26] Krikščionių tyrinėtojo tikėjimas „tiesiogiai neturi nieko bendro su jo moksline veikla. Juk krikščionis nesielgia kitaip nei bet kuris netikintis vaikščiojimo, bėgimo ar plaukimo atžvilgiu “. Cituota Godart ir Heller, op cit.

[27] Jean-Pierre Luminet, „Redakcijos pastaba Georgesui Lemaître'ui, Pasaulio pradžia kvantinės teorijos požiūriu“, Bendrasis reliatyvumas ir gravitacija, 43, 2011, 2911-2928.

[28] Georges Lemaître, „Pasaulio pradžia kvantinės teorijos požiūriu“, Gamta, T. 127, 1931, 706.

[30] Visi Civ. Dei citatos iš: Augustinas iš Hippo, Dievo miestas, Marcusas Dodsas, vertėjas, in Augustinas, (Didžiosios Vakarų pasaulio knygos, t. 18, Čikaga, Encyclopedia Britannica, 1952, 325.

[31] George'as Lemaître'as, „Besiplečiančios visatos evoliucija“, Nacionalinės mokslų akademijos darbai, t. 1934, 20, 12–17. Harvardo astronomas Robertas Kirshneris rašė: „1934 m. Lemaître susiejo neigiamą slėgį su vakuumo energijos tankiu ir pasakė:„ Tai iš esmės yra kosmologinės konstantos prasmė. “Būtent taip mes šiandien kalbame apie tamsiąją energiją. Robertas Kirshneris „Dienos, kai atradome visatą atradome besiplečiančią visatą, apžvalga“, Fizika šiandien, t. 62, Nr. 2009 m. 12, 51.

[32] Ralphas Alpheris, Hansas Bethe ir George'as Gamowas. „Cheminių elementų kilmė“, Fizinė apžvalga 73, 1948, 803-804.

[33] Manau, kad John Farrell knyga [2] buvo įtakinga šiuo klausimu, kaip ir Rodney Holderio ir Simono Mittono, red., Rinkinys. Georgesas Lemaître'as: gyvenimas, mokslas ir palikimas (Heidelberg, Springer, 2012), kartu su kitais straipsniais ir knygomis, išleistomis per pastaruosius 15 metų.

[34] Stiglerio eponimijos įstatyme teigiama, kad „joks mokslinis atradimas nėra pavadintas jo atradėjo vardu“. Stephenas M. Stigleris, „Stiglerio eponimijos dėsnis“, Proceedings Niujorko mokslų akademija, t. 39, Nr. 1, II serija, 1980, 147-157.

[35] Lemaître'as savo gyvenime buvo pripažintas Francqui premija (jį paskyrė Einšteinas).


Žiūrėti video įrašą: Belaidis elektros energijos perdavimas (Gruodis 2022).