Univers-Parallel-Kosmologie Astrophysik der Geister-Materie. 3: Die Strahlungsära: Das Problem der „Entstehung“ des Universums. Das Problem der Homogenität des frühen Universums (p2)
**Astrophysik der Geister-Materie (Zwillingsmaterie)
3: Die Strahlungsära: **
Das Problem der „Entstehung“ des Universums
Das Problem der Homogenität des frühen Universums
J.P. Petit & P. Midy Observatorium Frankreich - Rechenzentrum Orsay Frankreich
Zusammenfassung :
Wir betrachten das System aus zwei gekoppelten Feldgleichungen und konzentrieren uns auf die Strahlungsära. Wir nehmen an, dass R = R* ist. Um die triviale Lösung R » R* » t zu vermeiden, wenden wir ein Modell mit variablen Konstanten an, das in früheren Arbeiten vorgestellt wurde. Wir erhalten so ein Modell, in dem die physikalischen Konstanten während der Strahlungsära variieren und danach zu absoluten Konstanten während der Materie-Ära tendieren. Während der Strahlungsära ist die Entropie pro Baryon nicht mehr konstant. Der Horizont variiert wie R, sodass die Homogenität des Universums zu jedem Zeitpunkt in der Vergangenheit gewährleistet ist: Die Inflationstheorie ist nicht mehr notwendig. Wir führen eine grundlegende Uhr ein, bestehend aus zwei Massen, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Die Zeit wird dem Zählwert der Umdrehungen zugeordnet. Wir finden heraus, dass unsere Uhr eine unendliche Anzahl von Umdrehungen in der Vergangenheit vollzogen hat, wodurch die sogenannte „Entstehung des Universums“ und der Punkt t = 0 problematisch werden.
- Einleitung
In früheren Arbeiten ([1] & [2]) haben wir ein kosmologisches Modell eingeführt, das auf einem zweifachen Überlagerung einer Mannigfaltigkeit (oder auf einem zweipunktförmigen Bündel einer M4-Mannigfaltigkeit, was äquivalent ist) basiert. Wir nahmen an, dass es von folgendem System gekoppelter Feldgleichungen geregelt wird:
(1)
S = c ( T - T* )
(2)
S* = c ( T* - T )
mit:
(3)
T = Tr + Tm
(4)
T* = Tr* + Tm*
Offensichtlich: (5)
S* = - S
wobei S und S* geometrische Tensoren sind. Der Index m bezieht sich auf Materie, während der Index r sich auf Strahlung bezieht.
Fig.1: **Die gemeinsame Entwicklung von Materie und Geister-Materie (Zwillingsmaterie). **
Auf Abbildung 1 sehen wir, dass die beiden Skalenparameter von der linearen Entwicklung abweichen, aufgrund der gravitativen Instabilität. Die Ausdehnung des Geister-Universums (Zwillingsuniversums) verlangsamt sich, während unsere sich beschleunigt, sodass das Zwillingsuniversum wie eine „kosmologische Konstante“ wirkt. Wir nehmen an, dass die Entkoppelungen zwischen Materie und Strahlung zur gleichen Zeit in beiden Universen stattfinden. Außerdem nehmen wir an, dass während der Strahlungsära:
(8)
R = R*.............. p = p*.............. r = r*
In den Referenzen ([4], [5] und [6]) haben wir ein Modell mit „variablen Konstanten“ entwickelt, das sowohl auf die Strahlungs- als auch auf die Materie-Ära angewandt wurde, aber dieses Modell führte unterschiedliche Gauge-Prozesse für Gravitation und Elektromagnetismus ein. Zum Beispiel wurde die Masse gefunden, um zu folgen:
(8)
m » R
während die elektrische Ladung folgt:
(9)
Die Rydberg-Konstante (Ionisierungsenergie des Wasserstoffatoms) folgt:
(10)
Ei » R
was den Rotverschiebung verursacht. Die Jeans- und Schwarzschild-Längen variieren wie R, während der Bohr-Radius gefunden wurde, um zu folgen:
(11)
was, wie später Kollegen bemerkten, ein ernsthaftes Problem für die Erzeugung und Zerstörung von Elektron-Positron-Paaren darstellen würde. In der Folge überprüfen wir dieses Modell erneut, indem wir dieses Konzept der variablen Konstanten nur auf die Strahlungsära anwenden. Danach verhalten sich die Konstanten während der Materie-Ära wie absolute Konstanten. Wir haben keine Rotverschiebung für Photonen, die vor der Strahlungsära emittiert wurden, was kein Problem ist, da wir dies nicht nachweisen können. Vor der Entkoppelung ist das Universum optisch dicht.
- Ein Modell mit variablen Konstanten.
Die sogenannten physikalischen Konstanten sind:
(12) c: Lichtgeschwindigkeit
(13) G: Gravitationskonstante
(14) m: Massen (neutrale und geladene Teilchen)
(15) h: Plancksche Konstante
...Weitere Konstanten, die aus der Elektromagnetismus stammen:
e: elektrische Ladung
eo: Dielektrizitätskonstante des Vakuums.
...G und c sind durch die Einstein-Konstante verbunden:
(16)
...Wie in der Referenz [4] gezeigt, können G und c im Zeitverlauf variieren, wenn:
(17)
Anstatt zu schreiben:
(18) x° = co t
wo co eine absolute Konstante ist, können wir schreiben:
(19) x° = c(t) t
...Eine Lösung der Einstein-Gleichung ist eine Hyperebene. Eine Lösung unseres Feldgleichungssystems ist eine Hyperebene, bestehend aus zwei Blättern (die involutive Abbildung wurde in [1] und [3] beschrieben). In beiden Fällen „lesen“ wir diese Lösungen durch eine willkürliche Wahl von Koordinaten, wobei r mit einer radialen Entfernung und t mit der kosmischen Zeit identifiziert wird. Die Wahl (19) muss der Lösung der materie-dominierten Ära entsprechen (aus dem vorherigen Artikel [2]). Dies ist möglich, wenn unsere „variablen Konstanten“ c(t), G(t), h(t), m(t), e(t), eo(t) schnell zu ihren heutigen Werten tendieren, unmittelbar nach der Strahlungsära:
(20) Go (Gravitation), co (Lichtgeschwindigkeit), mo (Massen), ho (Planck)
(21) mo, eo (elektromagnetische Konstanten)
- Wie kann die zeitliche Entwicklung der „variablen Konstanten“ bestimmt werden?
G(t) und c(t) sind durch (17) gekoppelt, um die Bedingung der Null-Divergenz zu erfüllen. Die Physik hängt von einem bestimmten Satz grundlegender Gleichungen ab (die nicht alle unabhängig sind). Wir nehmen an, dass die Variationen der „Konstanten“ der Physik während der Strahlungsära alle diese Gleichungen invariant lassen.
Schrödinger-Gleichung:
(22)
Boltzmann-Gleichung:
(23)
wobei f die Verteilungsfunktion der Geschwindigkeit v, der Position r = (x,y,z), t die Zeit, (g, a, w) die klassischen Einflussparameter einer binären Kollision ist.
(Poisson-Gleichung für die Gravitation [1]):
(24) D f = 4 p G ( r - r*)
Maxwell-Gleichungen:
(25)
(26)
(27) Ñ . B = 0
(28)
(29)
wobei re die elektrische Ladungsdichte und Q die Querschnittsfläche ist:
(30)
ist die mittlere thermische Elektronengeschwindigkeit.
...Wir bringen alle diese Gleichungen in eine verallgemeinerte dimensionslose Form, wobei wir annehmen, dass die Konstanten variieren können. Wir führen einen Längenskalierungsfaktor R und einen Zeitskalierungsfaktor T ein.
(31)
...In der Schrödinger-Gleichung können wir schreiben:
(32)
Die Schrödinger-Gleichung wird:
(34)
Ihre Invarianz wird gewährleistet, wenn:
(35)
wobei h, m, R, T als variable Größen behandelt werden.
...Für die Boltzmann-Gleichung schreiben wir:
(36) v = c z..... r = R x..... g = c g .....a = R a
und:
(37)
In der Boltzmann-Gleichung gibt es einen Kraftterm, der als Gradient eines Potentials f definiert ist. Schreibend:
(38)
(wir nehmen an, dass die Anzahl der Arten erhalten bleibt)
...Die Boltzmann-Gleichung wird:
(39)
Ihre Invarianz wird gewährleistet, wenn:
(40)
was den räumlichen Skalierungsfaktor R, den zeitlichen Skalierungsfaktor T und die „variablen Konstanten“ G, m und c vermischt. Wir erhalten:
(41) R » c T
und
(42)
Originalversion (Englisch)
twin universe cosmology Matter ghost-matter astrophysics. 3 : The radiative era : The problem of the "origin" of the universe. The problem of the homogeneity of the early universe.(p2)
**Matter ghost (twin) matter astrophysics
3 : The radiative era : **
The problem of the "origin" of the Universe
The problem of the homogeneity of the early Universe
J.P.Petit & P.Midy Observatory of France - Centre de calcul d'Orsay France
Abstract :
We take the system of two coupled field equations and focuss on radiative era. We assume that R = R* . In order to avoid the trivial solution R » R* » t we apply a the variable constant model, presented in former papers. Then we get a model in which the constants of physics vary during the radiative era, then tend to absolute constants over the matter era. During the radiative era the entropy per baryon is no longer constant. The horizon varies like R, so that the homogeneity of the Universe is ensured at any time in the past : Inflation Theory is no longer necessary. We introduce a basic clock, composed by two masses orbiting around their common centre of gravity. Time is identified to the number of turns. We find that our clockmade an infinite number of turns in the past so that the so-called "origin of the Universe, and t = 0 point" become questionable.
- Introduction
In former papers ( [1] & [2] ) we have introduced a cosmological model based on a two-folds cover of a manifold (or on a two-points bundle of a M4 manifold, which is equivalent). We assumed it was governed by the following coupled field equations system :
(1)
S = c ( T - T* )
(2)
S* = c ( T* - T )
with :
(3)
T = Tr + Tm
(4)
T* = Tr* + Tm*
Obviously : (5)
S* = - S
where S and S* are geometrical tensors. The index m refers to matter while the index r refers to radiation.
Fig.1 : **The joint evolution of matter and ghost (twin) matter. **
On figure 1 we see that the two scales parameters depart from linear evolution, due to gravitational instability. The expansion of the ghost (twin) uiverse becomes slower and it pshed ours, whos expansion accelerates, so that the twin Universe behaves like a "cosmological constant". We assume discouplings between matter and radiation occur at the same moment in both Universes. In addition we assume that, during the radiative era :
(8)
R = R*.............. p = p*.............. r = r*
In references ( [4] ,[5] , and [6] ) we developed a model with"variable constants", applying both to radiative and matter eras, but this model introduced different gauge processes for gravitation and electromagnétism. Fora example, le mass was found to follow :
(8)
m » R
while the electric charge follows :
(9)
The Rydberg constant (ionization energy of the hydrogen atom) obeys :
(10)
Ei » R
which gives the redshift. The Jeans and Schwarzschild lengths vary like R while the Bohr radius was found to obey :
(11)
which, as notices later by collegues, would arise a severe problem for electron anti-electron pairs creation-annihilation. In the following we reconsider this model, applying this concept of the variable constants to radiative era only. Then, during the matter era the constants behave like absolue constants. We have no redshift on photons emitted before the radiative era, which is not a problem, for we cannot evidence it. Before discoupling the Universe is optically thick.
- A model with variable constants.
The so-called constants of physics are :
(12) c : light velocity
(13) G : constant of gravity
(14) m : masses (neutral and charged particles)
(15) h : Planck constant
...Plus other constants, from electromagnetism :
e : electric charge
eo : dielectric constant of vacuum.
...G and c are linked through Einstein constant :
(16)
...As shown in reference [4] G and c may vary in time if :
(17)
Instead writing :
(18) x° = co t
where co is an absolute constant, we may write :
(19) x° = c(t) t
...A solution of the Einstein equation is an hypersurface. A solution of our field equations system is an hypersurface composed by two folds (the involutive mapping was described in [1] and [3]). In both cases we "read" these solution through an arbitrary choice of coordinates, where r is identified to a radial distance and t to cosmic time. The choice (19) must fit the matter dominated era solution (from the former paper [2]). It is possible if our "variable constants"c(t) , G(t) , h(t), m (t), e(t) , eo(t) tend rapidly to their todays values, immediatly after radiative era :
(20) Go (gravity) , co (light velocity) , mo (masses), ho ,(Planck)
(21) mo, eo (electromagnetic constants)
3) How to determine the time evolution of "variable constants" set.
G(t) and c(t) are coupled through (17) to fit the zero divergence condition. Physics depends on a certain set of basic equations (which are not all independant). We assume that the variations of the "constants" of physics, during the radiative era keeps all these equations invariant.
Schrödinger equation :
(22)
Boltzmann equation :
(23)
where f is the distribution function of the velocity v , of the position r = (x,y,z), t the time, (g, a, w) the classical impact parameters of a binary collison.
(new) Poisson equation for gravitation [1] :
(24) D f = 4 p G ( r - r*)
Maxwell equations :
(25)
(26)
(27) Ñ . B = 0
(28)
(29)
where re is the electric charge density and Q the cross-section :
(30)
is the mean thermal electron velocity.
...We put all these equations into a generalized adimensional form, considering that the constants can vary. We introduce lenth scale factor R and time scale factor T .
(31)
...In Schödinger equation, we can write :
(32)
Schrödinger equation becomes :
(34)
Its invariance will be ensured if :
(35)
where h , m , R , T are treated as variable quantities.
...For the Boltzmann equation, we write :
(36) v = c z..... r = R x..... g = c g .....a = R a
and :
(37)
In Boltzmann equation there is a force term, defined as the gradient of a potential f. Writing :
(38)
(we assume that the number of species is conserved)
...Boltzmann equation becomes :
(39)
Its invariance is be ensured if :
(40)
which mixes the space scale factor R, the time scale factor T and the "variable constants" G , m and c . We get :
(41) R » c T
and
(42)