Zwillingsuniversum gegen dunkle Materie, dunkle Materie, dunkle Energie und kosmologische Konstante
- Die Strahlungsära..
Die Idee ist, dass die sogenannten physikalischen Konstanten während der Materie-Ära wie absolute Konstanten verhalten, sich aber während der Strahlungsära radikal verändern. Das kann sehr künstlich wirken, aber diese Idee könnte das Problem der Homogenität des frühen Universums lösen, wie kürzlich von mehreren Autoren, wie Magueijo (1999), hervorgehoben, obwohl der Autor sie 13 Jahre zuvor, Ende der 80er Jahre ([44],[45], [46]) entdeckt und später weiterentwickelt hat ([4] und [47]). Zunächst ist zu beachten, dass die Wahl des Zeitzeichens t willkürlich bleibt. Es handelt sich nichts weiter als um „die Art und Weise, wie wir uns vorstellen, dass die Dinge passiert sind“. Absolute Zeit hat in der Kosmologie keine Bedeutung. Kein Phänomen „existiert“, wenn es keinen Beobachter im Universum gibt, der es betrachtet, um eine Folge von Ereignissen mit seinem eigenen Zeitfluss zu vergleichen. Im Moment wird alles mit der Zeit des Beobachters verglichen, wie er sie erlebt. Doch Vergangenheit und Zukunft hängen davon ab, wie er sie vorstellt, denn er kann nicht in die Vergangenheit oder Zukunft reisen. Vergangenheit und Zukunft sind nichts anderes als Bilder, die wir gestalten. Wir sagen, diese Bilder sind richtig, wenn sie bestimmten lokalen Phänomenen entsprechen, die wir „Beobachtungen“, „Messungen“ nennen. Betrachten wir die „physikalischen Konstanten“. Sie wurden erst kürzlich entdeckt. Es sind die Lichtgeschwindigkeit c, die Gravitationskonstante G, die Plancksche Konstante h, die Massen der Teilchen, die Elementarladung e, die Permittivität des Vakuums ε₀ und einige andere. Laborversuche zeigen keine signifikanten Veränderungen. Menschen haben versucht, den Einfluss einer Veränderung dieser Konstanten auf verschiedene kosmische Phänomene über lange Zeiträume zu untersuchen. Doch sie haben diese Konstanten einzeln und unabhängig verändert. Unter solchen Bedingungen kann man zeigen, dass eine leichte Veränderung einer isolierten Konstanten mit den beobachteten Daten in Konflikt steht. Was aber mit gemeinsamen Veränderungen? Überraschenderweise können wir eine gemeinsame Veränderung aller Konstanten konzipieren, die im Labor nicht nachweisbar ist, da die Laborinstrumente nach den grundlegenden Gleichungen der Physik gebaut sind. Wenn dieses Skalierungsverfahren diese Gleichungen invariant lässt, ist es unmöglich, die Veränderung irgendeiner Konstanten zu erkennen, denn die Instrumente und die Konstanten, die sie messen, erfahren parallele Verschiebungen. Stellen Sie sich vor, Sie möchten die Länge eines Eisentisches mit einem Eisenmaßstab messen. Beides ist bei Raumtemperatur. Wenn die Länge des Tisches im Zeitverlauf konstant erscheint, können Sie nicht versichern, dass diese Länge nicht variiert, denn Tisch und Maßstab könnten eine Temperaturveränderung erfahren und sich gleichmäßig ausdehnen. Suchen wir also ein solches grundlegendes Skalierungsverfahren. Betrachten wir beispielsweise das Feldgleichung, in der die Einsteinkonstante auftaucht. Wir nehmen an, dass die Divergenz dieser Gleichung null ist, was in der Newtonschen Näherung der Erhaltung von Materie und Energie entspricht. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen wir einen Quellterm einführen. Gemäß dieser Hypothese muss die Einsteinkonstante c eine absolute Konstante sein. Impliziert das, dass G und c absolute Konstanten sein müssen? Definitiv nicht. Es impliziert nur, dass:
Wie erstmals 1988 eingeführt, nehmen wir an, dass alle Formen der Energie erhalten bleiben, nicht aber die Massen, die elektrische Ladung usw. Dies ergibt beispielsweise:
In der Physik kennen alle Studenten die Technik der dimensionsalen Analyse. Gegeben ein physikalisches Problem, das durch eine Gleichung oder ein System von Gleichungen geregelt wird, produzieren wir charakteristische Längen, Zeiten und Zahlen, die aus den Konstanten und den experimentellen Daten zusammengesetzt sind. Jetzt nehmen wir an, dass alles, was in der Gleichung vorhanden ist, variieren kann, einschließlich der „Konstanten“. Wir bringen alles in eine dimensionslose Form. Betrachten wir beispielsweise die Boltzmann-Gleichung:
Wir führen eine charakteristische Längenskala R und eine charakteristische Zeitskala T ein:
Die Gleichung wird:
Wir sehen, dass die Schwarzschild-Länge wie der Skalierungsfaktor R variiert. Zusammengefasst erhalten wir:
Wir sehen, dass die Jeans-Länge Lj wie R variiert, während die Jeans-Zeit tj wie T variiert. R und T sind durch eine Beziehung verbunden, die an ein Friedmann-Modell erinnert. Doch wenn man genauer hinsieht und diese als eine Skalierungsbeziehung betrachtet, bedeutet das, dass die Kepler-Gesetze ebenfalls invariant sind:
Zurück zu den Drücken (als Energie-Dichten), erhalten wir die Skalierungsvariationen dieser Parameter und sehen, dass die späteren Energien erhalten bleiben (in diesem Modell bleiben alle Formen der Energie während der Strahlungsära erhalten). Wir haben somit die Art und Weise bestimmt, wie die Lichtgeschwindigkeit c in Abhängigkeit von der Energie-Dichte variiert, wenn die Strahlung dominiert.
Betrachten wir nun die Schrödinger-Gleichung:
Wir führen eine dimensionslose Darstellung des Potentials ein und transformieren diese Gleichung:
Daraus folgt, dass die Energie durch dieses Skalierungsverfahren unverändert bleibt. Die Plancksche Konstante h wächst mit T, wie erstmals von Milne [48] vermutet. Die charakteristischen Längen:
variieren wie der räumliche Skalierungsfaktor R, während die Planck-Zeit tp wie der zeitliche Skalierungsfaktor T variiert. Aus dieser Sicht wird die Entwicklung während der Strahlungsära als ein Skalierungsprozess konzipiert. Dies macht die „Planck-Barriere“ problematisch. Hat die „präquantum“-Ära einen echten Sinn? Jetzt müssen wir schließlich die Maxwell-Gleichungen behandeln.
Führen wir weiterhin diese Art von „verallgemeinerter dimensionsaler Analyse“ durch. Wir erhalten:
Um die Struktur der Atome während des Entwicklungsprozesses zu erhalten, nehmen wir an, dass die Feinstrukturkonstante eine absolute Konstante ist, was die vollständige Lösung ergibt:
Wir erhalten leicht:
Wie wir sehen können, variiert während der Strahlungsära, wenn die kosmische Entwicklung als Skalierungsprozess identifiziert wird, alle charakteristischen Längen wie R (oben, der Bohr-Radius), alle charakteristischen Zeiten wie T, und alle Energien sind konstant.
Alle Konstanten, räumlichen und zeitlichen Skalen sind in diesem Skalierungsprozess beteiligt, der beschrieben werden kann, indem man eine davon wählt. Wir können T als unseren Zeitmarker t wählen.
Danach variiert die Konstanten während der Strahlungsära in Abhängigkeit von der Strahlungsdruck pr:
Wenn wir annehmen, dass die Werte der Konstanten vom Strahlungsdruck abhängen, indem wir einen kritischen Wert pcr einführen, der definiert werden muss, können wir schreiben:
Go, mo, ho, co, ε₀ entsprechen den heutigen Werten. Wir nehmen an, dass diese kritischen Bedingungen für einen Wert t = tcr des gewählten Zeitzeichens erreicht werden.
was der Abbildung 16 entspricht.
Fig. 16 : Variation der Konstanten während der Strahlungsära.
t >> tcr entspricht der Materie-Ära
- Die Homogenität des Universums.
Jedes Modell benötigt eine beobachtliche Bestätigung. Abbildung 17, links, das klassische Paradoxon der Homogenität des frühen Universums. „Klassische Erklärung“: die „Inflations-Theorie“, die schwere Annahmen erfordert. Heute beginnen einige Leute, ein Modell mit variablen Konstanten zu betrachten, das eine sekulare Variation von c beinhaltet. Sie nennen es „VLS“: „variable Lichtgeschwindigkeit“. Tatsächlich habe ich diese Idee 1988 entwickelt [44]. Mit der vorgeschlagenen zeitlichen Variation von c, die mit der vorherigen Abschnitt dazu führt, dass der Horizont wie R(t) variiert, was die Homogenität zu jedem Zeitpunkt sicherstellt.
Fig. 17 : **Der Horizont, gemäß dem Standardmodell und dem aktuellen Modell. **
- **Wenn das Adverb „vorher“ versagt. **
Wie oben erwähnt, entspricht ein Zeitzeichen einer willkürlichen Wahl. Es hat keine inhärente Bedeutung. Im Standardmodell, wenn wir mit der fernen Vergangenheit des Universums umgehen, steigt die Temperatur und die Geschwindigkeiten der Elemente nähern sich c. Alle Teilchen werden relativistisch, was die Frage aufwirft: „Wie baut man eine Uhr, mit welchem Material?“. Wenn wir auf eine Uhr schauen, was schauen wir dann an? Auf die Drehung einer Nadel. Eine Umdrehung entspricht einer Minute oder einer Stunde. Eine Umdrehung der Erde um die Sonne entspricht einem Jahr. Wie wir es auch nennen, diese 360°-Drehung hat eine physikalisch reale Bedeutung. Es ist ein unbestreitbares Ereignis. Ebenso können wir ein Bezugssystem aus zwei Massen m betrachten, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Wir können es unsere „elementare Uhr“ nennen. In einem gasförmigen System im thermodynamischen Gleichgewicht wird die verfügbare Energie auf die translatorische Energie, die rotatorische Energie und die Schwingungsenergie verteilt. Ein Paar von Teilchen, das um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreist, ist vorstellbar, wenn die Energie des Systems der Energie der freien Teilchen entspricht, die umherstreifen. In einem System mit variablen Konstanten ist das möglich. Dann können wir die Anzahl der Umdrehungen zählen, indem wir den Zeitzeichen t verwenden, das keine reale Bedeutung hat: es ist nur ein chronologischer Zeichen.
Fig.18 : Die elementare Uhr.
Was bedeutet das? Gemäß dieser Beschreibung des Universums hat eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“ in der Vergangenheit stattgefunden. Wenn diese Uhr eine Messung der Zeit darstellt, ist die Vergangenheit unendlich und das Zeitzeichen t ist nichts anderes als eine Fiktion. Geben wir ein Bild. Stellen Sie sich vor, Sie besuchen einen Verleger und sagen: „Ich möchte ein Buch mit einer Dicke von zwei Zoll veröffentlichen“. Das hängt von der Breite der Seiten ab. Sie könnten den Verleger täuschen, wenn Sie Seiten verwenden, deren Breite gegen null strebt, während Sie „die ersten Seiten“ lesen. Obwohl die Gesamtbreite des Buches scheinbar endlich ist, erzählt es eine unendliche Geschichte. Die gute Frage, die der Verleger Ihnen stellen sollte, ist: „Wie viele Arten gibt es in Ihrem Buch, wie viele Sätze, Wörter, Buchstaben?“. Ein Buchstabe Ihres Buches kann mit einem „elementaren Ereignis“ verglichen werden. Wie Ihr Buch, das „Geschichte des Universums“ heißt, sich in die Vergangenheit erstreckt, zeigt eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“, es hat kein Anfang und Sie werden niemals die Einleitung des Autors lesen. Außerdem, wie in der Referenz [4] gezeigt, entspricht die Anzahl der Umdrehungen unserer elementaren Uhr der Entropie pro Baryon. Log t wird auch als „konforme Zeit“ bezeichnet. Tatsächlich, wenn es als neues Zeitzeichen gewählt wird, wird die Metrik konform flach:
In der vorherigen Abschnitt fanden wir, dass die Planck-Zeit wie das Zeitzeichen t variiert. Das bedeutet, dass, wenn wir uns zur sogenannten „anfänglichen Singularität (t = 0)“ zurückbewegen, die Planck-Zeit sich verringert. Was bedeutet das? Ich habe keine Antwort. Auf jeden Fall löst dieses Modell nicht alle Probleme. Wir haben nicht mit starken und schwachen Wechselwirkungen gearbeitet. Es ist nur ein anderer Blick auf das, was wir „Zeit“ nennen.
- Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
In Abschnitt 3 haben wir ein Modell einer Galaxie vorgestellt, die durch ihre umgebende abstoßende Zwillingsmaterie eingeschlossen ist. Dieses Werk war halbempirisch. In dieser Abschnitt präsentieren wir eine exakte Lösung mit sphärischer Symmetrie. Wenn wir von den gekoppelten Feldgleichungen ausgehen, nehmen wir an, dass sie divergenzfrei sind
Aus solchen Gleichungen kann man die Euler-Gleichung ableiten. Die Methode ist völlig ähnlich wie die, die auf die Einstein-Gleichung angewandt wird.
Kombiniert mit der Poisson-Gleichung:
Die klassische Störungsmethode gibt zwei gekoppelte Jeans-Gleichungen, Lj und Lj sind charakteristische Jeans-Längen.
Eine stationäre Lösung mit sphärischer Symmetrie, mit Anfangsbedingungen:
Auf Abbildung 19 die typische numerische Lösung.
Fig. 19 **: Gemeinsame gravitative Instabilitäten. **Bildung eines Materiehaufens, umgeben von einer Umgebung aus abstoßender Zwillingsmaterie.
**Hinweis (2007, 23. Mai): **
Die allgemeine Form der Kurven hängt von den Anfangsbedingungen ab. Die gewählten Bedingungen sind willkürlich und entsprechen gleichen Massendichten und gleichen thermischen Geschwindigkeiten in den beiden Faltungen. Trotzdem finden wir eine interessante Eigenschaft. Auf Abbildung 19 bis können wir die Richtung des Gravitationsfeldes verfolgen:
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** Fig 19 bis : „Dunkelstoff-Halo“-Effekt **
Das Gravitationsfeld induziert ein Gravitationslinseneffekt. Dieser letzte ist eine Messung des Gravitationsfeldes, unabhängig davon, welcher Quelle dieses Feldes ist. In unserer Theorie trägt die gewöhnliche Materie, die unser „Falt“ ist, ihre eigene Beiträge bei. Die „Zwillingsmaterie“ trägt ebenfalls ihren Beitrag bei (sie verhält sich wie negative Masse).
Wenn wir annehmen, dass die beobachteten starken Linseneffekte auf irgendeine mysteriöse „dunkle Materie“ zurückzuführen sind, kann man bei gegebenem Gravitationsfeld und Verteilung der sichtbaren Materie die Verteilung dieser dunklen Materie berechnen, falls sie existiert. Auf Abbildung 19bis beobachten wir eine Umkehrung der Richtung des Gravitationsfeldes, die mit einer entsprechenden Variation der lokalen Gravitationslinsen einhergeht. Gemäß dem Modell der Materie plus dunkle Materie konnten wir die Verteilung der dunklen Materie berechnen, die die entsprechenden Linseneffekte erzeugen würde. Betrachtet man die Abbildung oben auf Fig 19 bis, würde man ableiten, dass dieser Haufen von einer „hohlen Schale aus dunkler Materie“ umgeben ist. Das Bild unten deutet auf eine solche Schlussfolgerung hin.
Wie wir wissen, hat der Hubble-Teleskop kürzlich ein „Halo aus dunkler Materie“ entdeckt. Siehe die nächste Abbildung.
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** Abb. 19 ter: Das „Halo der dunklen Materie“, das vom Hubble-Raumteleskop im Jahr 2007 entdeckt wurde, möglicherweise. Wie „aus Berechnungen abgeleitet“. **
Überraschenderweise ist dieses Halo zentriert auf dem sichtbaren galaktischen Haufen. Wir denken, dass es nicht zu einer ebenen Struktur, sondern zu einer kugelsymmetrischen Struktur passt. Wir prognostizieren, dass ähnliche Strukturen bald entdeckt werden. In jedem Fall wird das „Halo“ um den Haufen zentriert sein, so dass der Astrophysiker dies nicht als Halo, sondern als „eine Art hohle Struktur“ anerkennen wird.
Die Halo-Struktur könnte als Ergebnis eines alten Zusammentreffens (ähnlich einem „Rauchring“) angesehen werden.
Angenommen, unsere Vorhersage wird bestätigt. Wenn Astrophysiker anerkennen müssen, dass diese Beobachtungen kugelsymmetrischen Strukturen entsprechen, wie werden sie dann diese hohle dunkle Materieschale modellieren?
Wenn dies bestätigt wird, könnte dies die Elemente liefern, um zwischen dem Modell Materie plus dunkle Materie und dem Zwillingsuniversum-Modell zu wählen.
- Die Konfinierung von sphäroiden Galaxien.
In Abschnitt 7, Abbildung 11, sagten wir, dass das Feld, das durch ein Loch in einer gleichmäßigen negativen Energie-Materie erzeugt wird, dem Feld entspricht, das durch eine gleichwertige Kugel erzeugt wird, die mit positiver Energie-Materie gefüllt und von leerem Raum umgeben ist. Dies muss nun gerechtfertigt werden. Lassen Sie uns daran erinnern, wie der Zusammenhang mit der Poisson-Gleichung in der klassischen Theorie aufgebaut wird (siehe z. B. [52]).
Dies ergibt (a):
Man schreibt (b). Mit (d) und (c) wird die Gleichung (b) mit der Poisson-Gleichung identifiziert. Doch beachten Sie sofort, dass die gegebene gestörte Metrik stationäre Bedingungen entspricht. Dies ist nur möglich, wenn die Nullordnungslösung (die Lorentz-Metrik) einem leeren Universum entspricht, in dem keine Gravitationskraft und kein Druck wirken.
Dann besteht ein Zusammenhang zwischen dem Feld und der Poisson-Gleichung. Wenn jedoch das Universum als nicht leer und gleichmäßig angenommen wird, hält diese Methode nicht mehr, denn wir können uns nicht auf eine stationäre Metrik beziehen. Welche Auswirkungen hat das? Wir können in einem gleichmäßigen Universum, das mit konstanter Dichte-Materie gefüllt ist, kein Gravitationspotential definieren. Wenn wir die Poisson-Gleichung (e) in sphärischen Koordinaten betrachten und annehmen, dass r konstant ist, finden wir die kugelsymmetrische Lösung (f) und das entsprechende Gravitationsfeld ist (g). Ist es überraschend, eine nicht-null Gravitationskraft zu finden, die auf einen beliebigen Koordinatenmittelpunkt zeigt und mit dem radialen Abstand gegen Unendlich strebt? Erklärung: diese Pseudolösung ist nicht korrekt, denn die Poisson-Gleichung existiert nicht in einem stationären gleichmäßigen Universum. Das Feld ist überall null, was physikalischer erscheint.
Abb. 20 : Sphärisches Loch in einer gleichmäßigen Dichte-Zwillingsmaterie-Verteilung und zugehöriges Gravitationspotential.
Die Abbildung (b) zeigt das Gravitationsfeld um und innerhalb einer Kugel, die mit konstanter positiver Dichte-Materie gefüllt ist (wie die Erde). In (c) das zugehörige Gravitationspotential. Wenn man die Pfeile von (b) umkehrt, erhält man das Feld, das einer Kugel mit negativer Masse entspricht. Wenn dies zu (a) hinzugefügt wird, erhält man einen gleichmäßigen und unbegrenzten Bereich, der mit negativer Masse gefüllt ist, mit einem Feld von null, so dass (a) das Feld innerhalb einer sphärischen Hohlräume darstellt, das nicht null ist. Wir erhalten ein konfinierendes Effekt und die Intensität des Feldes ist am inneren Rand maximal. Dies erklärt, warum die Spiralgalaxien ihre Arme behalten und warum die Abnahme der Gasdichte der Scheibe so abrupt an der Peripherie ist.
****Zusammenfassung des Artikels
