العصر الإشعاعي.
الفكرة هي أن ما يُسمى بـ « الثوابت » في الفيزياء تصرفت كثوابت مطلقة خلال العصر المادي، لكنها تتغير بشكل كبير خلال العصر الإشعاعي. قد يبدو هذا شديد الاصطناعية، لكن هذه الفكرة قد تحل مشكلة التجانس الكوني المبكر، كما أشار إليه مؤخراً عدد من المؤلفين، بما في ذلك ماغيJO (1999)، على الرغم من أن هذه الفكرة اكتُشفت من قبل المؤلف 13 عامًا مبكرًا، في نهاية الثمانينيات ([44]، [45]، [46])، وتم تطويرها لاحقًا ([4] و[47]). أولاً، لاحظ أن اختيار المعلمة الزمنية t ما زال عشوائيًا: لا يمثل سوى "الطريقة التي نتخيل بها أن الأمور حدثت". الزمن المطلق لا معنى له في الكونيات. لا يوجد أي ظاهرة "توجد" إذا لم يكن هناك مراقب في الكون ليراه، لمقارنة سلسلة الأحداث بمروره الزمني الخاص. في الوقت الحالي، كل شيء مقارن بالزمن المراقب، بطريقة يعيشها. لكن الماضي والمستقبل يعتمدان على الطريقة التي يتخيلها، لأنها لا يمكن أن تسافر إلى الماضي أو المستقبل. الماضي والمستقبل ليسا سوى صور نبنيها. سنقول إن هذه الصور صحيحة إذا اتفقت مع ظواهر محلية معينة نسميها "الملاحظات"، "القياسات".
نعتبر "ثوابت الفيزياء". تم اكتشافها حديثًا نسبيًا: تشمل على سبيل المثال سرعة الضوء c، والثابت الجذبي G، والثابت لبلاك h، وكتل الجسيمات، والشحنة الكهربائية الأساسية e، وثابت العزل الكهربائي للفراغ ε₀، وغيرها. القياسات التي أُجريت في المختبر لا تكشف عن أي تغيير ملحوظ. ومع ذلك، حاول الباحثون دراسة تأثير تغير هذه الثوابت على مدة طويلة على ظواهر كونية مختلفة. لكنهم غيروا هذه الثوابت واحدة تلو الأخرى، بشكل مستقل عن بعضها البعض. في هذه الظروف، يمكن إظهار أن أي تغير طفيف في ثابت منفرد يؤدي إلى تناقضات مع البيانات الملاحظية. ماذا عن التغيرات المشتركة؟ من المدهش أن يمكن تصور تغير مشترك لجميع الثوابت، والتي لا يمكن اكتشافها في المختبر، لأن أدوات القياس مبنية على المعادلات الأساسية للفيزياء. إذا كان هذا الإجراء يترك هذه المعادلات ثابتة، فإن من المستحيل اكتشاف تغير أي ثابت، لأن الأدوات والثوابت التي من المفترض أنها تقيسها تواجه انحرافات متوازية. تخيل أنك تريد قياس طول طاولة من الحديد باستخدام مسطرة أيضًا من الحديد، كلاهما بدرجة حرارة معتدلة. إذا بدا طول الطاولة ثابتًا مع مرور الوقت، لا يمكنك القول إنها لا تتغير، لأن الطاولة والمسطرة قد تمددان بنفس القدر في حالة تغير درجة الحرارة المحيطة.
لذلك، دعونا نبحث عن مثل هذا الإجراء الأساسي للقياس. نعتبر، على سبيل المثال، معادلة الحقل، والتي تحتوي على ثابت أينشتاين. نفترض أن تباعد هذه المعادلة هو صفر، وهو ما يتوافق مع حفظ المادة والطاقة في التقريب نيوتن. إذا لم يكن كذلك، يجب إدخال مصادر. وفقًا لهذه الفرضية، يجب أن يكون ثابت أينشتاين c ثابتًا مطلقًا. هل يعني ذلك أن G وc يجب أن يكونا ثوابت مطلقة؟ بالتأكيد لا. يعني فقط أن:
كما تم تقديمها لأول مرة في عام 1988، نفترض أن الطاقات، جميع أنواع الطاقات، محفوظة، ولكن
الكتل، والشحنة الكهربائية، إلخ، لا. وهذا يعطي، على سبيل المثال:
في الفيزياء، يعرف جميع الطلاب الطريقة المعروفة باسم التحليل الأبعاد. معطى مشكلة فيزيائية تُدار بواسطة معادلة (أو نظام معادلات)، نبني أطوالًا، وأزمنة، وأرقامًا مميزة، من الثوابت والبيانات التجريبية. نعتبر الآن أن كل ما في المعادلة يمكن أن يتغير، بما في ذلك "الثوابت". ثم نعبر عن كل شيء بشكل بدون أبعاد. نأخذ، على سبيل المثال، معادلة بولتزمان:
نُدخل مقياسًا طولًا مميزًا R ومقياسًا زمنيًا مميزًا T:
تتحول المعادلة إلى:
نلاحظ أن طول شوارزشيلد يتغير بحسب عامل المقياس R. باختصار، نحصل على:
نرى أن طول جينز Lⱼ يتغير بحسب R، بينما يختلف وقت جينز tⱼ بحسب T. وR وT مرتبطان بعلاقة تشبه نموذج فريدمان. ولكن إذا نظرنا عن قرب وفسرنا ذلك كعلاقة قياس، فهذا يعني أن قوانين كيبلر أيضًا ثابتة:
بإدخال الضغوط (ككثافات طاقة)، نحصل على تغيرات القياس لهذه المعايير، ونلاحظ أن الطاقات المقابلة محفوظة (في هذا النموذج، جميع أشكال الطاقة محفوظة خلال العصر الإشعاعي). وبالتالي، حددنا كيف تتغير سرعة الضوء c مع كثافة الطاقة عندما تهيمن الإشعاع.
نعتبر الآن معادلة شرودنجر:
نُدخل تعبيرًا بدون أبعاد للجهد ونحوّل هذه المعادلة:
وبالتالي، تبقى الطاقة غير متغيرة عبر هذا الإجراء. ثابت بلانك h يزداد مع T، كما توقّع في البداية ميلن [48]. الأطوال المميزة:
تتغير بحسب عامل المقياس المكاني R، بينما يختلف وقت بلانك tₚ بحسب عامل المقياس الزمني T. وبالتالي، يمكن تفسير تطور العصر الإشعاعي كعملية قياس. هذا يطرح تساؤلات حول مفهوم "الحدود بلانك". هل كانت "العصر الكمي المبكر" لها معنى حقيقي؟
أخيرًا، يجب أن نتعامل مع معادلات ماكسويل.
نستمر في تطبيق هذا النوع من "التحليل الأبعاد العام". نحصل على:
لحفظ تركيب الذرات خلال عملية التطور، نفترض أن ثابت البنية الدقيقة هو ثابت مطلق، مما يوفر الحل الكامل:
نحصل بسهولة على:
وبالتالي، إذا تم تحديد تطور الكون إلى عملية قياس خلال العصر الإشعاعي، فإن جميع الأطوال المميزة تتغير بحسب R (أعلاه، نصف قطر بور)، وجميع الفترات الزمنية المميزة تتغير بحسب T، وكل الطاقات تبقى ثابتة.
كل الثوابت، بالإضافة إلى المقياس المكاني والزمني، مشاركة في هذا الإجراء، ويمكن وصفه باختيار أي منها. يمكننا أخذ T كمعلمة زمنية t الخاصة بنا.
ثم، تغير الثوابت خلال العصر الإشعاعي حسب الضغط الإشعاعي pᵣ:
إذا افترضنا أن قيم الثوابت تعتمد على الضغط الإشعاعي، ونُدخل ضغطًا ناقدًا p_cr (لتحديد)، يمكننا كتابة:
G₀، m₀، h₀، c₀، e₀ تشير إلى القيم الحالية. نفترض أن هذه الظروف الناقدة تحققت لقيمة t = t_cr من المعلمة الزمنية المختارة.
وهو ما يتوافق مع الشكل 16.
الشكل 16: تغير الثوابت خلال العصر الإشعاعي.
t ≫ t_cr يتوافق مع العصر المادي.
تجانس الكون.
يحتاج كل نموذج إلى تأكيد ملاحظي. الشكل 17، على اليسار، يوضح مفارقة تجانس الكون المبكر الكلاسيكية. "الشرح الكلاسيكي": نظرية "الانفجار العظيم"، التي تعتمد على افتراضات قوية. اليوم، يبدأ بعض الناس في التفكير في نموذج مع ثوابت متغيرة، بما في ذلك تغيرًا طويل الأمد لـ c، ويسمونه "VLS" (لـ "variable light speed"). في الواقع، قمت بتطوير هذه الفكرة منذ عام 1988 [44]. بفضل التغير المقترح لـ c، الذي ذكرناه في القسم السابق، يختلف الحدود الإشعاعية مثل R(t)، مما يضمن التجانس في أي وقت.
الشكل 17: الحدود، وفقًا للنموذج القياسي والنموذج الحالي.
عندما يفشل الظرف "قبل".
كما ذكر أعلاه، فإن معلمة زمنية تتوافق مع خيار عشوائي، بلا معنى داخلي. في النموذج القياسي، إذا نظرنا إلى الماضي البعيد للكون، تزداد درجة الحرارة وتتجه سرعة الجسيمات نحو c. تصبح جميع الجسيمات نسبية، مما يثير سؤالًا: "كيف نبني ساعة، وبأي مادة؟". عندما ننظر إلى ساعة، ماذا نرى؟ حركة عقرب: دورة واحدة تتوافق مع دقيقة أو ساعة. دورة الأرض حول الشمس تتوافق مع سنة. بغض النظر عن ما نسميه، هذه الدورة 360 درجة لها معنى فيزيائي حقيقي: فهي حدث لا جدال فيه. بشكل مشابه، يمكننا اعتبار نظام مرجع يتكون من كتلتين m في مدار حول مركز جاذبي مشترك: يمكننا تسمية هذا "ساعة أساسية". في غاز في حالة توازن حراري، يتم توزيع الطاقة المتاحة بين الطاقة الحركية الانتقالية، الطاقة الدورانية، والطاقة الاهتزازية. زوج من الجسيمات في مدار حول مركز جاذبي مشترك ممكن إذا كانت طاقة النظام مماثلة لطاقة الجسيمات الحرة، التي تتحرك بحرية. في نظام مع ثوابت متغيرة، هذا ممكن. وبالتالي، يمكننا عد عدد الدورات باستخدام المعلمة الزمنية t، التي لا تملك أي معنى حقيقي: إنها مجرد مؤشر زمني.
الشكل 18: الساعة الأساسية.
ما معنى ذلك؟ وفقًا لوصف الكون هذا، حدث عدد لا نهائي من "الأحداث الأساسية" في الماضي. إذا كانت هذه الساعة تتوافق مع قياس الوقت، فإن الماضي لا نهائي، والمعلمة الزمنية t مجرد خيال. نقدم صورة: افترض أنك زرت ناشرًا وقلت له: "أريد نشر كتاب سميكة بطول اثنتين بوصة." يعتمد ذلك على سماكة الصفحات. يمكنك خداع الناشر باستخدام صفحات ذات عرض يميل إلى الصفر، مع الادعاء بأنك تقرأ "الصفحات الأولى": على الرغم من أن سماكة الكتاب تبدو منتهية، إلا أنه يروي قصة لا نهائية. السؤال الصحيح الذي يجب أن يطرحه الناشر هو: "كم عدد الأحرف، الجمل، الكلمات، الحروف في كتابك؟" يمكن مقارنة حرف من كتابك بـ "حدث أساسي". مثل كتابك، بعنوان "تاريخ الكون"، الذي، عند العودة إلى الماضي، يكشف عن عدد لا نهائي من "الأحداث الأساسية"، فإنه لا يملك... بداية، ولا يمكنك أبدًا قراءة مقدمة الكاتب. علاوة على ذلك، كما أظهر في المراجع [4]، عدد دورات ساعةنا الأساسية يتوافق مع الإنتروبيا لكل باريون. log t يُسمى أيضًا "الزمن المطابق". في الواقع، إذا تم اختياره كمعلمة زمنية جديدة، تصبح المترية مطابقة مسطحة:
في القسم السابق، وجدنا أن وقت بلانك يتغير بحسب المعلمة الزمنية t. هذا يعني أن عندما نعود إلى "الانفجار الأول (t = 0)" المفترض، يقل وقت بلانك. ماذا يعني ذلك؟ لا أعرف. ومع ذلك، لا يحل هذا النموذج جميع المشكلات: لا نتناول التفاعلات القوية والضعيفة؛ إنه مجرد رؤية أخرى لما نسميه "الزمن".
الانهيارات الجاذبة المشتركة.
في القسم 3، قدمنا نموذجًا لكون مغلق بواسطة بيئة "مادته المزدوجة" المزدوجة. كان هذا العمل شبه تجريبي. في هذا القسم، نقدم حلًا دقيقًا متماثلًا كرويًا. إذا بدأنا من المعادلات المترابطة، نفترض أنها بدون تباين:
من هذه المعادلات، يمكن استنتاج معادلة أويلر. الطريقة تمامًا مشابهة لتلك المستخدمة في معادلة أينشتاين.
مرتبطة بمعادلة بويسون:
الطريقة التقليدية للتشويش تؤدي إلى معادلتين مترابطتين من نوع جينز، Lⱼ وLⱼ هي أطوال جينز المميزة.
حل ثابت متماثل كرويًا، مع الشروط الأولية:
في الشكل 19، الحل العددي النموذجي.
الشكل 19: الانهيارات الجاذبة المشتركة.
تشكيل كتلة مادة محيطة ببيئة مادة مزدوجة مزدوجة.
ملاحظة (23 مايو 2007):
شكل المنحنى العام يعتمد على الشروط الأولية. الشروط المختارة عشوائية وتشير إلى كثافات متساوية وسرعات حرارية متساوية في كلا "الطيّتين". ومع ذلك، نلاحظ خاصية مثيرة للاهتمام. في الشكل 19 بيس، يمكننا رسم اتجاه المجال الجاذب:
الشكل 19 بيس: تأثير "الغلاف المظلم"
يؤدي المجال الجاذب إلى تأثير عدسة جاذبة، وهو يقيس المجال الجاذب، بغض النظر عن مصداه. في نظريتنا، المادة العادية - تلك من "طيّتنا" - تقدم مساهمتها الخاصة. "المادة المزدوجة" تقدم أيضًا مساهمتها (تتصرف كمادّة ذات كتلة سالبة).
إذا افترضنا أن التأثيرات القوية الملاحظة للعدسة تعود إلى مادة مظلمة غامضة، فباستخدام المجال الجاذب المقاس وتوزيع المادة المرئية، يمكننا حساب توزيع هذه المادة المظلمة، إذا كانت موجودة فعليًا. في الشكل 19 بيس، نلاحظ تغيرًا في اتجاه المجال الجاذب، مصحوبًا بتغير مماثل في العدسة الجاذبة المحلية. وفقًا للنموذج المادة + المادة المظلمة، يمكننا حساب توزيع المادة المظلمة الذي سيولد التأثيرات الملاحظة للعدسة. عند مراجعة الصورة في الأعلى من الشكل 19 بيس، يمكننا استنتاج أن هذا الكتلة محيطة بـ "غلاف مظلم فارغ". الصورة في الأسفل تشير إلى هذا الاستنتاج.
كما نعلم، اكتشفت مركبة هابل الفضائية مؤخرًا "غلافًا مظلمًا". انظر الشكل التالي.
الشكل 19 تير: "الغلاف المظلم" الذي اكتشفته مركبة هابل الفضائية في مايو 2007، كما "استنتج من الحسابات".
من المدهش أن هذا الغلاف مركّز على الكتلة المرئية.
نعتقد أنه لا يتوافق مع هيكل مسطح، بل مع هيكل متماثل كرويًا.
نتنبأ بأن مثل هذه الهياكل ستُكتشف قريبًا. في أي حال، سيكون الغلاف مركّزًا على الكتلة، بحيث سيقبل علماء الفلك أنه ليس غلافًا، بل "نوعًا من هيكل فارغ".
يمكن اعتبار الهيكل الغشائي نتيجة لمقابلة قديمة ("تشبه حلقة دخان").
لنفترض أن تنبؤي مؤكد. إذا اعترف علماء الفلك بأن هذه الملاحظات تتوافق مع هيكل متماثل كرويًا، كيف سيصلحون هذا الغلاف المظلم؟
إذا تم تأكيد هذه الفرضية، فقد توفر العناصر اللازمة لاختيار بين نموذج المادة + المادة المظلمة ونموذج الكون المزدوج.
إغلاق المجرات الكروية.
في القسم 7، الشكل 11، أوضحنا أن المجال لثقب في مادة ذات طاقة سالبة موحدة يعادل المجال المولّد بواسطة كرة مكافئة مملوءة بطاقة إيجابية ومحاطة بالفراغ. من المناسب الآن تبرير هذه الادعاء. تذكّر كيف يتم ربطه بمعادلة بويسون في النظرية الكلاسيكية (انظر مثلاً
[ 52]
).
هذا يعطي (أ):
ثم نكتب (ب). باستخدام (د) و(ج)، تتطابق المعادلة (ب) مع معادلة بويسون. ولكن لاحظ فورًا أن المترية المضطربة المقدمة تتوافق مع ظروف ثابتة. هذا ممكن فقط إذا كانت الحلول من الدرجة الصفر (مترية لورنتز) تتوافق مع كون فارغ، حيث لا توجد قوة جاذبة أو ضغط.
لذلك، هناك رابط بين معادلات الحقل ومعادلة بويسون. ومع ذلك، إذا افترضنا أن الكون ليس فارغًا ومتوازنًا، فإن هذه الطريقة لا تظل صحيحة، لأننا لا يمكننا الاعتماد على مترية ثابتة. ما هو تأثير ذلك؟ لا يمكننا تحديد مجال جاذب في كون متجانس مملوء بكتلة ثابتة. إذا نظرنا إلى معادلة بويسون (ه)، المكتوبة في الإحداثيات الكروية، وإذا افترضنا أن
r
يظل ثابتًا، نحصل على الحل الكروي (f)، والحقول الجاذبة المقابلة هي (g). هل لا يزال من المدهش العثور على قوة جاذبة غير صفرية، موجهة نحو مركز إحداثي عشوائي وتتجه نحو اللانهاية مع المسافة الشعاعية؟ التفسير: هذه الحلول الوهمية خاطئة، لأن معادلة بويسون لا توجد في عالم متجانس مستقر. المجال صفري في كل مكان، وهذا يبدو أكثر فيزيائية.
الشكل
. 20
: فراغ كروي في توزيع مادة مزدوج كثافته ثابتة
وال POTENTIEL الجاذب المرتبط.
الشكل (b) يظهر المجال الجاذب خارجًا وداخلًا كروية مملوءة بمواد ذات كثافة ثابتة موجبة (مثل الأرض). في (c)، POTENTIEL الجاذب المرتبط. إذا عكسنا الأسهم في (b)، نحصل على المجال المرتبط بكرة ذات كتلة سالبة. إذا أضفنا ذلك إلى (a)، نحصل على منطقة متجانسة وغير محدودة مملوءة بكتلة سالبة، مع مجال صفري؛ وبالتالي، (a) يمثل المجال داخل فراغ كروي، وهو ليس صفريًا. نحصل بذلك على تأثير تقييد، والشدة القوية للمجال تكون في الحد الداخلي. وهذا يفسر لماذا تحتفظ المجرات الحلزونية بأذرعها، ولماذا يتناقص انخفاض كثافة الغاز في القرص بشكل حاد في الحافة.
ملخص المقال ---
عصر الإشعاع.
.
الفكرة هي أن ما يُسمى بـ "ثوابت الفيزياء" تتعامل كثوابت مطلقة خلال العصر المادي، ولكنها تتغير بشكل كبير خلال العصر الإشعاعي. قد يبدو هذا أمرًا مصطنعًا جدًا، ولكن هذه الفكرة قد تحل مشكلة تجانس الكون المبكر، كما أشار إليه مؤخرًا عدد من المؤلفين، مثل ماغيjo (1999)، ولكن تم اكتشافها من قبل المؤلف قبل 13 عامًا، في نهاية الثمانينيات ([44]، [45]، [46]) وتم تطويرها لاحقًا ([4] و[47]). أولاً، لاحظ أن اختيار مُعلِّم الوقت t ما زال عشوائيًا: إنه لا يمثل سوى "الطريقة التي نتخيل بها أن الأشياء حدثت". الوقت المطلق لا معنى له في علم الكونيات. لا توجد ظاهرة "توجد" إذا لم يكن هناك مراقب في الكون ليرى ذلك، لمقارنة سلسلة الأحداث بتدفقه الزمني الخاص. في الوقت الحالي، كل شيء مقارن بوقت المراقب، بطريقة يعيشها. ولكن الماضي والمستقبل يعتمد على الطريقة التي يتخيلها، لأنه لا يمكنه السفر إلى الماضي أو المستقبل. الماضي والمستقبل ليسا شيئًا آخر سوى الصور التي نبنيها. سنقول إن هذه الصور صحيحة إذا اتفقت مع ظواهر محلية معينة نسميها "الملاحظات"، "القياسات".
نعتبر "ثوابت الفيزياء". تم اكتشافها منذ فترة قصيرة: تشمل على سبيل المثال سرعة الضوء c، والثابت الجذبي G، والثابت الكمومي h، وكتل الجسيمات، والشحنة الكهربائية الأساسية e، وثابت العزل الكهربائي للفراغ ε₀، وغيرها. القياسات التي أُجريت في المختبر لا تكشف عن أي تغيير كبير. لكن الباحثين حاولوا دراسة تأثير تغير هذه الثوابت على مدة طويلة على ظواهر كونية مختلفة. لكنهم غيروا هذه الثوابت واحدة تلو الأخرى، بشكل مستقل. في هذه الظروف، يمكن إظهار أن أي تغير طفيف في ثابت منفرد يؤدي إلى تناقضات مع البيانات الملاحظية. ماذا عن التغيرات المشتركة؟ من المدهش أن يمكننا تصور تغير مشترك لجميع الثوابت، والتي لا يمكن اكتشافها في المختبر، لأن أدوات القياس مبنية من المعادلات الأساسية للفيزياء. إذا كان هذا عملية مقياس تترك هذه المعادلات ثابتة، فإن من المستحيل اكتشاف تغير أي ثابت، لأن الأدوات والثوابت التي من المفترض أنها تقيسها تمر بانحرافات متوازية. تخيل أنك ترغب في قياس طول طاولة من الحديد باستخدام مسطرة أيضًا من الحديد، كلاهما درجة حرارته معتدلة. إذا بدا طول الطاولة ثابتًا مع الوقت، لا يمكنك القول إنه لا يتغير، لأن الطاولة والمسطرة قد تمددت بنفس الطريقة في حالة تغير درجة الحرارة المحيطة.
لذلك دعونا نبحث عن مثل هذا عملية مقياس أساسية. نحن نعتبر، على سبيل المثال، معادلة الحقل، حيث تظهر ثابت أينشتاين. نفترض أن تباين هذه المعادلة صفر، وهو ما يتوافق مع حفظ المادة والطاقة في التقريب نيوتن. إذا لم يكن كذلك، يجب أن ندخل مصادر. وفقًا لهذه الفرضية، يجب أن يكون ثابت أينشتاين c ثابتًا مطلقًا. هل يعني ذلك أن G و c يجب أن يكونا ثوابت مطلقة؟ بالتأكيد لا. يعني فقط أن:
كما تم تقديمها لأول مرة في عام 1988، نفترض أن الطاقات، جميع أنواع الطاقات، محفوظة، ولكن
الكتل، والشحنة الكهربائية، إلخ، لا. وهذا يعطي، على سبيل المثال:
في الفيزياء، يعرف جميع الطلاب الطريقة المعروفة باسم التحليل الأبعاد. معطى مشكلة فيزيائية تُحكمها معادلة (أو نظام معادلات)، نبني أطوالًا، وأزمنة، وأرقامًا مميزة، من الثوابت والبيانات التجريبية. نحن نعتبر الآن أن كل ما في المعادلة يمكن أن يتغير، بما في ذلك "الثوابت". ثم نعبر عن كل شيء بشكل غير بُعد. خذ مثالًا معادلة بولتزمان:
نُدخل مقياسًا طولًا مميزًا R ومقياسًا زمنيًا مميزًا T:
تصبح المعادلة:
نلاحظ أن طول شوارتسيلد يتغير مثل عامل المقياس R. باختصار، نحصل على:
نرى أن طول جينز Lⱼ يتغير مثل R، بينما يختلف وقت جينز tⱼ مثل T. وR وT مرتبطين بعلاقة تشبه نموذج فريدمان. ولكن إذا نظرنا عن كثب واعتبرنا ذلك كعلاقة مقياس، فهذا يعني أن قوانين كيبر تبقى غير متغيرة أيضًا:
بإدخال الضغوط (ككثافات طاقة)، نحصل على تغيرات المقياس لهذه المعايير، ونلاحظ أن الطاقات المقابلة محفوظة (في هذا النموذج، جميع أشكال الطاقة محفوظة خلال العصر الإشعاعي). وبالتالي، حددنا كيف تتغير سرعة الضوء c مع كثافة الطاقة عندما تهيمن الإشعاع.
نعتبر الآن معادلة شرودنجر:
نُدخل تعبيرًا غير بُعد للكهرباء ونحوّل هذه المعادلة:
وبالتالي، تبقى الطاقة غير متغيرة من خلال هذه عملية المقياس. ثابت بلانك h يزداد مع T، كما توقّع في البداية ميلن [48]. الأطوال المميزة:
تتغير مثل عامل المقياس المكاني R، بينما يختلف زمن بلانك tₚ مثل عامل المقياس الزمني T. وبالتالي، يمكن تفسير تطور العصر الإشعاعي كعملية مقياس. هذا يطرح تساؤلات حول مفهوم "الحاجز بلانك". هل توجد معنى حقيقي للعصر "الكمي المبكر"؟
أخيرًا، يجب أن نتعامل مع معادلات ماكسويل.
استمر في تطبيق هذا النوع من "التحليل الأبعاد العام". نحصل على:
للحفاظ على بنية الذرات خلال عملية التطور، نفترض أن ثابت البنية الدقيقة هو ثابت مطلق، مما يوفر الحل الكامل:
نحصل بسهولة على:
وبالتالي، إذا تم تحديد تطور الكون كعملية مقياس خلال العصر الإشعاعي، فإن جميع الأطوال المميزة تتغير مثل R (أعلاه، نصف قطر بور)، وجميع المدد المميزة تتغير مثل T، وكل الطاقات تبقى ثابتة.
كل الثوابت، وكذلك المقياس المكاني والزمني، مشاركة في هذه العملية المقياس، والتي يمكن وصفها باختيار أي منها. يمكننا أخذ T كمُعلِّم الزمن t.
بعد ذلك، تتغير الثوابت خلال العصر الإشعاعي حسب الضغط الإشعاعي pᵣ:
إذا افترضنا أن قيم الثوابت تعتمد على الضغط الإشعاعي، ونُدخل ضغطًا ناقدًا p_cr (لتحديد)، يمكننا كتابة:
G₀، m₀، h₀، c₀، e₀ تتوافق مع القيم الحالية. نفترض أن هذه الظروف الناقدة تتحقق لقيمة t = t_cr من مُعلِّم الزمن المختار.
وهو ما يتوافق مع الشكل 16.
الشكل 16: تغير الثوابت خلال العصر الإشعاعي.
t ≫ t_cr يتوافق مع عصر المادة.
تجانس الكون.
يحتاج أي نموذج إلى تأكيد ملاحظي. الشكل 17، على اليسار، يوضح مفارقة التجانس الكونية المبكرة الكلاسيكية. "التفسير الكلاسيكي": "نظرية التوسع"، التي تعتمد على افتراضات قوية. اليوم، يبدأ بعض الناس في التفكير في نموذج ثوابت متغيرة، خاصة تغيرًا طويل الأمد في c، ويسمونه "VLS" (السرعة الضوئية المتغيرة). في الواقع، لقد طورت هذه الفكرة منذ عام 1988 [44]. بفضل التغير المقترح في c، المذكور في القسم السابق، يختلف الحدود مثل R(t)، مما يضمن التجانس في كل وقت.
الشكل 17: الحدود، وفقًا للنموذج القياسي والنموذج الحالي.
عندما يفشل الظرف "قبل".
كما ذكر أعلاه، يتوافق مُعلِّم الزمن مع خيار عشوائي، بدون معنى داخلي. في النموذج القياسي، إذا اعتبرنا الماضي البعيد للكون، تزداد درجة الحرارة وتتجه سرعات الجسيمات نحو c. تصبح جميع الجسيمات نسبية، مما يثير سؤالًا: "كيف نبني ساعة، وبأي مادة؟". عندما ننظر إلى ساعة، ماذا نرى؟ حركة إبرة: دورة واحدة تتوافق مع دقيقة أو ساعة. دورة الأرض حول الشمس تتوافق مع سنة. ماذا نقول، هذه الدورة 360 درجة لها معنى فيزيائي لا يُنكر: إنها حدث لا جدال فيه. بشكل مشابه، يمكننا اعتبار نظام مرجع مكون من ماسة m تدور حول مركز جاذبي مشترك: يمكننا تسميته "ساعة أساسية". في غاز في حالة توازن حراري، يتم توزيع الطاقة المتاحة بين الطاقة الحركية الانتقالية، والطاقة الدورانية، والطاقة الاهتزازية. زوج من الجسيمات التي تدور حول مركز جاذبي مشترك ممكن إذا كانت طاقة النظام مماثلة لطاقة الجسيمات الحرة، التي تتحرك بحرية. في نظام ثوابت متغيرة، يصبح هذا ممكنًا. وبالتالي، يمكننا عد عدد الدورات باستخدام مُعلِّم الزمن t، الذي لا يملك أي معنى حقيقي: إنه مجرد مؤشر زمني.
الشكل 18: الساعة الأساسية.
ما معنى ذلك؟ وفقًا لوصف الكون هذا، حدث عدد لا نهائي من "الأحداث الأساسية" في الماضي. إذا كانت هذه الساعة تتوافق مع قياس الوقت، فإن الماضي لا نهاية له، ومُعلِّم الزمن t مجرد خيال. خذ صورة: افترض أنك تزور ناشرًا وتفيد: "أريد نشر كتاب سميكة بطول اثنين بوصة." يعتمد ذلك على سماكة الصفحات. يمكنك خداع الناشر باستخدام صفحات ذات عرض يتجه نحو الصفر، مع الادعاء أنك تقرأ "الصفحات الأولى": على الرغم من أن سماكة الكتاب تبدو منتهية، إلا أنه يروي قصة لا نهائية. السؤال الجيد الذي يجب أن يطرحه الناشر عليك هو: "كم عدد الحروف، الجمل، الكلمات، الحروف في كتابك؟" يمكن مقارنة كل حرف من كتابك بـ "حدث أساسي". مثل كتابك، بعنوان "تاريخ الكون"، الذي، عند العودة إلى الماضي، يكشف عن عدد لا نهائي من "الأحداث الأساسية"، فإنه لا يملك... بداية، ولا يمكنك أبدًا قراءة مقدمة الكاتب. بالإضافة إلى ذلك، كما أظهر في المراجع [4]، عدد دورات ساعتنا الأساسية يتوافق مع الإنتروبيا لكل باريون. Log t يسمى أيضًا "الزمن المطابق". في الواقع، إذا تم اختياره كمُعلِّم زمني جديد، فإن المترية تصبح مطابقة مسطحة:
في القسم السابق، لاحظنا أن زمن بلانك يتغير مثل مُعلِّم الزمن t. ماذا يعني ذلك؟ لا أعرف الإجابة. بغض النظر، لا يحل هذا النموذج جميع المشكلات: لا نتناول التفاعلات القوية والضعيفة. إنها مجرد رؤية أخرى لما نسميه "الزمن".
الاستقرار الجاذب المشترك.
في القسم 3، قدمنا نموذجًا للكون المغلق بواسطة بيئة "المواد المزدوجة" المضادة. كان هذا العمل شبه تجريبي. في هذا القسم، نقدم حلًا دقيقًا متماثلًا كرويًا. إذا بدأنا من المعادلات المترابطة، نفترض أنها لا تملك تباينًا:
من هذه المعادلات، يمكننا استنتاج معادلة أويلر. الطريقة مماثلة تمامًا لتلك المستخدمة في معادلة أينشتاين.
مرتبط بمعادلة بويسون:
الطريقة التقليدية للمتغيرات تؤدي إلى معادلتين مترابطتين من نوع جينز، Lⱼ وLⱼ هي أطوال جينز المميزة.
حل ثابت متماثل كرويًا، مع الشروط الأولية:
في الشكل 19، الحل العددي النموذجي.
الشكل 19: الاستقرار الجاذب المشترك.
تشكيل كتلة مادة محيطة ببيئة مادة مزدوجة مزدوجة.
ملاحظة (23 مايو 2007) :
شكل المنحنى العام يعتمد على الشروط الأولية. الشروط المختارة عشوائية وتوافق كثافات متساوية وسرعات حرارية متطابقة في كلا "الطيّتين". ومع ذلك، نلاحظ خاصية مثيرة للاهتمام. في الشكل 19 بيس، يمكننا رسم اتجاه المجال الجاذب:
الشكل 19 بيس: تأثير "غلاف المادة المظلمة"
يؤدي المجال الجاذب إلى تأثير عدسة جاذبة، والذي يقيس المجال الجاذب، بغض النظر عن مصدره. في نظريتنا، المادة العادية - تلك من "طيّتنا" - تقدم مساهمتها الخاصة. و"المادة المزدوجة" تقدم أيضًا مساهمتها (تتصرف كمادّة ذات كتلة سالبة).
إذا افترضنا أن التأثيرات القوية للعدسة الملاحظة ترجع إلى "المادة المظلمة" الغامضة، فباستخدام المجال الجاذب المُقاس وتوزيع المادة المرئية، يمكننا حساب توزيع هذه المادة المظلمة، إذا كانت موجودة فعليًا. في الشكل 19 بيس، نلاحظ عكس اتجاه المجال الجاذب، مصحوبًا بتغير مماثل في العدسة الجاذبة المحلية. وفقًا للنموذج المادي + المادة المظلمة، يمكننا حساب توزيع المادة المظلمة المقابل. من خلال ملاحظة الصورة في الأعلى من الشكل 19 بيس، نستنتج أن هذا العقدة محيط بـ "غلاف فارغ من المادة المظلمة". الصورة في الأسفل تشير إلى هذه الاستنتاج.
كما نعرف، اكتشفت مركبة هابل الفضائية مؤخرًا "غلافًا من المادة المظلمة". انظر الشكل التالي.
الشكل 19 تير: "غلاف المادة المظلمة" الذي اكتشفه التلسكوب
النسخة الأصلية (الإنجليزية)
The radiative era.
.
The idea is that the so-called constants of physics behave like absolute constants during the matter era, but change drastically during the radiative era. It may look very artificial, but this idea may solve the problem of the homogeneity of the early universe, as recently pointed out by several authors, like Magueijo (1999), but was discovered by the author 13 years before, at the end of the eighties ( [ 44 ]
,
[ 45 ]
,
[ 46 ]
) and developed later ( [ 4 ]
and
[ 47 ]
). First, notice that the choice of the time marker t remains arbitrary. It is nothing but the way we think the things happened. Absolute time has no meaning in cosmology. Any phenomenon does not exist if there is no observer in the Universe to look at it, to compare a succession of events to his proper time flow. At present time all is compared to the time of the observer, the way he lives. But past and future depends on the way he
imagines
it, for he cannot travel in past or future. Past and future are nothing but images we shape. We will say that these images are correct if they fit peculiar local phenomena, that we call observations, measurements. Consider the constants of physics. They were discovered quite recently. They are the light speed c , the gravitational constant G, the Planck constant h , the masses of particles, the unit
electric charge e, the permittivity of vacuum
e o
, and some others. Measurements performed in labs show no significant change. People have tried to study the impact over large period of time of a change of these constants on various cosmic phenomena. But they moved these constants one after the other, independently. In such conditions one can show that any light variation of an isolated constant produces contradictions with observational data. But what about joint variations ? Surprinsingly we may conceive a joint variation of all the constant, which cannot be evidenced in lab, for the labs instruments are built with the basic equations of physics. If this gauge process keeps these equations invariant, it will be impossible to evidence the variation of any constant, for the instruments and the constants they are supposed to measure experience parallel drifts. Imagine you want to measure the length of an iron table, with an iron scaled rule. Both are at room temperature. If the tables length is found constant in time, you cannot sware this length does not vary, for this table and your scaled rule may experience a room temperature variation and expand in the same way.
Let us search such basic gauge process. Consider for example the field equation, where we find the Einstein constant. We assume the divergence of this equation is zero which, in Newtonian approximation, corresponds to the conservation of matter and energy. If it is not, we must deal with source term. According to this hypothesis the Einstein constant
c
must be an absolute constant. Does it imply that G and c must be absolute constants ? Definitively not. It only implies that :
As introduced first in 1988 we assume that the energies, all kind of energies, are conserved, but
not the masses, electric charge and so on. This gives, for example
:
In physics all students know the technique called dimensional analysis. Given a physical problem, ruled by an equation, or a set of equations, we produce characteristic lengths, times and numbers, composed with constants and laboratory condition data. Now we consider that all what is present in the equation may vary, including the constants. We put everything into a non-dimensional form. Consider for example the Boltzmann equation
:
We introduce a characteristic length scale R and a characteristic time scale
T:
The equation becomes
:
We see that the Schwarzschild length varies like the scale factor R. To sum up get
:
We see that the Jeans length L
j
varies like R, while Jeans time t
j
varies like
T.
Rand
Tare linked through a relation which evokes a Friedman model. But if one looks that closer and see it as a gauge relation, it means that the Kepler laws are also invariant :
By the way, introducing pressures (as energy densities) we get the gauge variations of
these parameters and see that the subsequent energies are conserved (in this model all kinds of energy are conserved during the radiative era). We have figured the way the speed of light c varies with the energy density when radiation dominates.
Now consider the Schrödinger equation
:
Introduce non-dimensional potential expression and transform this equation
:
As a result, the energy is unchanged by this gauge process. The Planck constant h grows with T, as conjectured first by Milne
[ 48 ]
. The characteristic lengths :
vary like the space scale factor R, while the Planck time t
p
varies like the time scale factor T. From this point of view, the evolution, during the radiative era is conceived as a gauge process. This makes the Planck barrier questionable. Does the pre-quantic epoch has a real meaning ? Now, to finish the job we have to deal with Maxwell equations.
Continue to perform that sort of generalized dimensional analysis. We get :
In order to maintain the structure of the atoms during the evolution process we assume the fine structure constant is an absolute constant, which gives the whole solution :
We get easily :
As we can see, during the radiative era, is the cosmic evolution is identified to a gauge process, all characteristic lengths vary like R (above, the Bohr radius), all the characteristic times vary like T, all the energies are constant.
All the constants, space and time scales are involved in this gauge process, which can be described chosing any of them. We can take T as our time-marker t .
Next, the variation of the constants, during the radiative era, versus the radiative pressure p
r
:
If we assume that the values of the constants depend on the radiative pressure, introducing a critical value p
cr
, to be defined, we can write :
G o
, m
o
, h
o
, c
o
, e
o
correspond to the todays values. We assume that this critical conditions are achieved for a value t = t
cr
of the chosen time-marker.
which corresponds to figure 16.
Fig
. 16 :
Variation of the constants during the radiative era.
t
t
cr
corresponds to matter era
The homogeneity of the Universe
.
Any model requires an observational confirmation. Figure 17, left, the classical paradox of the homogeneity of the early Universe. Classical explanation : the Inflation Theory, requiring heavy hypothesis. Today, some people begins to think about a variable constants model, including a secular variation of c. The called it VLS : variable light speed. In fact I developed this idea in 1988
[ 44 ]
. With the suggested time-variation of c , which with the precedent section the horizon varies like R(t) which ensures homogeneity at any time.
Fig.
17 :
The horizon, according to the standard model and to the present model.
When the adverb before fails.
As said above, a time marker corresponds to an arbitrary choice. It has no intrinsic meaning. In the standard model if we deal with the distant past of the Universe, the temperature rises and elements velocities tend to c. All particles become relativistic, so that a question arises : how to build a clock, with which material ?. When we look at a clock, what do we look at ? To the rotation of a needle. A turn corresponds to a minute, or hour. A turn of the Earth around the Sun corresponds to a year. Whatever we call it, this 360° rotation has a physically real meaning. It is an undeniable event. Similarly we can consider a reference system composed by two masses m orbiting around their common centre of gravity. We may call it our elementary clock. In a gas at thermodynamic equilibrium the available energy is distributed in
translational energy, the rotational energy, vibrational energy. A couple of particles orbiting around their common centre of gravity is conceivable if the energy of the system is comparable to the energy of free particles, which cruise around. In a variable constant system this is possible. Then we can count the number of turns, using the time-marker t, which has no real significance : its only a chronological marker.
Fig
.18 :
The elementary clock.
What does it mean ? According to this description of the Universe, an infinite number of elementary events occurred in the past. If this clock corresponds to a measure of time, past is infinite and the time-marker t is nothing but a fiction. Lets give an image. Suppose you visit an editor and say I want to publish a two inches thick book. Depends on the width of the pages. You may deceive the editor if you use pages whose width tends to zero when trying to read the first pages. Although the global width of the book seemed finite it tells a infinite story. The good question the editor must ak you is how many types in your book, how many sentences, words, letters ?. A letter of your book can be compared to an elementary event. As your book, called Universe story, going towards the past, shows an infinite number of elementary events, it has no beginning and you will never succeed in reading the foreword of the author. By the way, as shown in reference
[ 4 ]
the number of turns of our elementary clock identifies to the entropy per baryon. Log t is also called conformal time. In effect if chosen as a new time-marker the metric becomes conformally flat :
في القسم السابق وجدنا أن وقت بلانك يتغير مثل مؤشر الزمن t. أي أن عندما نعود إلى ما يُعرف بـ "الذروة الأولية (t = 0)"، ينكمش وقت بلانك. ماذا يعني ذلك؟ لا أملك الإجابة. على أي حال، لا توضح هذه النموذج جميع المشكلات. لا نتعامل مع التفاعل القوي والضعيف. إنها مجرد نظرة مختلفة لما نسميه "الزمن".
الانهيارات الجاذبة المشتركة.
في القسم 3 قدمنا نموذجًا لغابة مغلقة ببيئتها المضادة من المادة. كانت هذه الدراسة شبه تجريبية. في هذا القسم نقدم حلًا دقيقًا متماثلًا كرويًا. إذا بدأنا من معادلة الحقل المترابط، نفترض أنها غير متباينة
من هذه المعادلات يمكن استنتاج معادلة أويلر. الطريقة تمامًا مماثلة للطريقة المستخدمة في معادلة أينشتاين.
مرتبطة بمعادلة بويسون:
تُعطي طريقة الاضطراب الكلاسيكية معادلتين متشابهتين لجينس، Lj و
Lj هي أطوال جينس المميزة.
حل دقيق متماثل كروي، مع ظروف أولية:
في الشكل 19 الحل العددي النموذجي.
الشكل
19
: الانهيارات الجاذبة المشتركة.
تشكيل كتلة من المادة المحيطة ببيئة مادة مضادة.
ملاحظة (2007، 23 مايو) :
السمات العامة للمنحنيات تعتمد على الظروف الأولية. الظروف المختارة عشوائية وتعادل كثافات متساوية وسرعات حرارية متساوية في كلا الطبقتين. على أي حال، نجد خاصية مثيرة للاهتمام. في الشكل 19 بيس يمكننا رسم اتجاه مجال الجاذبية :
الشكل 19 بيس: تأثير "الغلاف المظلم"
يُحفز مجال الجاذبية تأثير عدسة جاذبية. هذا الأخير هو قياس لمجال الجاذبية، بغض النظر عن مصدر هذا المجال. في نظريتنا، المادة العادية، التي تُعرف بـ "الطية"، تقدم مساهمتها الخاصة. وتقود المادة المزدوجة مساهمتها أيضًا (تتصرف كمواد ذات كتلة سالبة).
إذا اخترنا اعتبار أن آثار الانكسار القوية الملاحظة ناتجة عن "مادة مظلمة" غامضة، فباستخدام مجال الجاذبية وتوزيع المادة المرئية يمكننا حساب توزيع هذه المادة المظلمة، إذا كانت موجودة. في الشكل 19 بيس نلاحظ انعكاس اتجاه مجال الجاذبية، الذي يصاحبه تغير مصاحب في الانكسار الجاذب المحلي. وفقًا للنموذج الخاص بالمادة والمادة المظلمة، يمكننا حساب توزيع المادة المظلمة التي ستؤدي إلى آثار الانكسار المقابلة. مع الانتباه إلى الصورة في الأعلى من الشكل 19 بيس، نستنتج أن هذا العقدة محيطة بـ "غلاف فارغ من المادة المظلمة". والصورة في الأسفل تشير إلى هذا الاستنتاج.
كما نعرف، اكتشفت مركبة هابل الفضائية مؤخرًا "غلافًا من المادة المظلمة". انظر الشكل التالي.
الشكل 19 تير: "غلاف المادة المظلمة" الذي اكتشفته مركبة هابل الفضائية في عام 2007، مايو. كما "استنتج من الحسابات".
من المثير للدهشة أن هذا الغلاف مركزي على العقدة المجرية المرئية.
نعتقد أنه لا يتوافق مع هيكل مسطح، بل مع هيكل متماثل كروي.
نتنبأ بأن هياكل مشابهة ستُكتشف قريبًا. في أي حال، سيكون الغلاف مركزيًا على العقدة، لذلك سيقبل علماء الفلك أن هذا ليس غلافًا، بل "هياكل فارغة من نوع ما".
يمكن اعتبار هيكل الغلاف ناتجًا عن مواجهة قديمة (تبدو "مثل حلقة دخان").
لنفترض أن تنبؤي سيُؤكد. إذا اضطر علماء الفلك للاعتراف بأن هذه الملاحظات تتوافق مع هيكل متماثل كروي، كيف سيقومون بتمثيل هذا الغلاف المظلم الفارغ؟
إذا تأكد هذا، فقد يوفر عناصر لاتخاذ قرار بين نموذج المادة والمادة المظلمة ونموذج الكون المزدوج.
إغلاق المجرات الكروية.
في القسم 7، الشكل 11، قلنا أن المجال الناتج عن ثقب في مادة ذات طاقة سالبة موحدة يعادل المجال المُنشئ بواسطة كرة مكافئة مملوءة بطاقة إيجابية ومحاطة بفراغ. يجب الآن تبرير ذلك. دعنا نذكر كيف يتم بناء الارتباط بمعادلة بويسون في النظرية الكلاسيكية (انظر مثلاً
[ 52]
).
هذا يعطي (أ) :
يكتب (ب). مع (د) و (ج) تُعادل المعادلة (ب) معادلة بويسون. لكن لاحظ فورًا أن المترية المضطربة المقدمة تتوافق مع ظروف مستقرة. وهذا ممكن فقط إذا كانت الحلول من الدرجة الأولى (المتريكا لورنتز) تتوافق مع كون فارغ، حيث لا توجد قوة جاذبة ولا ضغط يعمل.
ثم هناك ارتباط بين المجال ومعادلات بويسون. ولكن إذا افترضنا أن الكون غير فارغ ومنتظم، فإن هذه الطريقة لا تبقى صحيحة، لأننا لا يمكننا الاعتماد على مترية مستقرة. ما هو التأثير؟ لا يمكننا تحديد محول جاذبي في كون منتظم مملوء بمواد ذات كثافة ثابتة. إذا نظرنا إلى معادلة بويسون (هـ)، المكتوبة في الإحداثيات الكروية وإذا افترضنا أن
r
ثابت، نجد الحل الكروي (ف) والحقول الجاذبة المقابلة (ج). هل من المدهش العثور على قوة جاذبة غير صفرية، تشير إلى مركز إحداثي عشوائي وتزداد مع المسافة الشعاعية؟ التفسير: هذه الحلول الافتراضية غير صحيحة، لأن معادلة بويسون لا توجد في كون منتظم مستقر. المجال صفر في كل مكان، وهو أكثر واقعية.
الشكل
. 20
: ثقب كروي في توزيع مادة مزدوجة ذات كثافة ثابتة
والمحول الجاذبي المرتبط.
الشكل (ب) يظهر المجال الجاذب حول وداخل كرة مملوءة بكتلة إيجابية ثابتة (مثل الأرض). في (ج) المحول الجاذبي المرتبط. إذا عكسنا سهم (ب) نحصل على المجال المرتبط بكرة مملوءة بكتلة سالبة. إذا أضفنا ذلك إلى (أ) نحصل على منطقة موحدة وغير محدودة مملوءة بكتلة سالبة، مع مجال صفر، لذلك (أ) يظهر المجال داخل فراغ كروي، وهو غير صفر. نحصل على تأثير تثبيت، وشدة المجال تكون قصوى عند الحد الداخلي. وهذا يفسر لماذا تبقى أذرع المجرات الحلزونية وكم تتناقص كثافة الغاز في القرص بشكل مفاجئ في الأطراف.
ملخص الورقة ---