Главная | Фантастическая литература. Статьи. | Незаконченный принцип Эйнштейна

Усреднение в космологии

Чтобы определить «подходящее средневзвешенное видимых движений» для принципа Маха требуется, чтобы мы понимали связь между локальной геометрией и средней геометрией в космологических масштабах. При решении уравнений Эйнштейна для Вселенной, наша стандартная космология все еще берет упрощающее предположение, сделанное в первых моделях Эйнштейна, Фридмана и Леметра 80-90 лет назад о том, что структура Вселенной может быть проигнорирована в среднем и материя рассматривается как однородная изотропная жидкость. В силу однородности космического микроволнового фонового (реликтового) излучения Вселенной, конечно же, это приближение удовлетворительно, когда Вселенной было несколько сотен тысяч лет, и только сформировались первые атомы. Возмущения барионов и фотонов, тогда было по амплитуде 5р/р ~ 10-5, что выше средней плотности, а амплитуда возмущений в небарионной темной материи, вероятно, только на один-два порядка величины больше.

В современную эпоху, однако, вследствие роста сложных структур из- за гравитационного взаимодействия, вселенная только статистически однородная, то есть если рассматривать ее на больших масштабах порядка 150-300 Мпк. Если мы включим многочисленные минипустоты меньшего диаметра, то в объеме современной Вселенной преобладают пустоты, в то время как скопления галактик распределены в космической паутине пузырей, которые окружают пустоты, и тонких нитях (филаменты) сплетающих их.

На масштабах, в расширяющихся областях, мы можем ожидать соразмерных градиентов пространственной кривизны Риччи. Наша стандартная космология напротив предполагает однородность скалярной кривизны Риччи, а это подразумевает, что можно пренебречь пространственными градиентами кривизны и вариациями относительной калибровки часов и линеек наблюдателей внутри клеток крупнозернистой статистической однородности, размером порядка100^* Мпк. Такое предположение, дает одно эффективное космическое время для всей вселенной, что было удобно на протяжении 80-90 лет, но не глубоко обосновано в теоретических концепциях или наблюдательных фактах.

Одна из причин, по которой предположения стандартной космологии не часто ставятся под сомнение, несмотря на свидетельства наших телескопов. В том, что космологические гравитационные поля являются слабыми из-за низкой средней плотности материи. Принято считать, что до тех пор, как мы в приближении слабого поля, то мы не должны волноваться об искажениях пространства согласно общей теории относительности, так как они становятся важными только рядом с очень компактными объектами, такими как нейтронные звезды или черные дыры. Однако, забывают, что предел слабого поля всегда берется на фоне, и как только неоднородности развиваются во вселенной, то уже нет точной симметрии для описания фона.

При отсутствии точной симметрии, математически описываемой векторами Киллинга, нет общего решения задачи о том, как сохранить двое часов синхронизированными в общей теории относительности. Наша обычная интуиция о сильных и слабых гравитационных полях основана на асимптотических решениях, таких как геометрии Шварцшильда и Керра, которые имеют точную симметрию времени. Поскольку Вселенная расширяется, то временная симметрия не существует абсолютно. Я утверждаю, что в отсутствие такой симметрии малые относительные замедления среднего местного фона могут, накапливаясь приводить к большим изменениям темпа хода часов канонически заданных наблюдателей.

Численное моделирование космической структуры, проводимое на больших суперкомпьютерах сегодня учитывают лишь ньютоновскую гравитацию на фоне расширяющейся однородной Вселенной, чья скорость расширения определяется, из того, что дает модель Леметра-Фридмана- Робертсона-Уокера (FLRW). Замедление локального расширения непосредственно не связано с движением массивных частиц, как это было бы в уравнениях Эйнштейна.

На данном этапе я считаю, что мы упустили важный основополагающий вопрос. Для того, чтобы пользоваться ньютоновским приближением, мы должны сначала сделать приближение слабого поля в подходящем статическом пространстве Минковского. Но, учитывая, что Вселенная не статична, при выборе соответствующего пространства Минковского мы сначала должны ответить на вопрос: что является крупнейшим масштабом, на котором СПЭ может быть применен?

Научно-популярное

НЛО

Суеверия и Фольклор

Паранормальное

Космология