Die Strahlungsära.
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Die Idee ist, dass die sogenannten „Konstanten“ der Physik sich wie absolute Konstanten während der Materie-Ära verhalten, sich aber erheblich verändern während der Strahlungsära. Das kann sehr künstlich wirken, aber diese Idee könnte das Problem der Homogenität des frühen Universums lösen, wie kürzlich mehrere Autoren, insbesondere Magueijo (1999), hervorgehoben haben, obwohl sie von dem Autor 13 Jahre früher, Ende der 1980er Jahre, entdeckt und später weiterentwickelt wurde ([44], [45], [46]) und ([4] und [47]). Zunächst sei angemerkt, dass die Wahl des zeitlichen Parameters t willkürlich bleibt: er stellt nur „die Art und Weise dar, wie wir uns vorstellen, dass die Dinge abgelaufen sind“. Die absolute Zeit hat in der Kosmologie keinerlei Bedeutung. Kein Phänomen „existiert“, wenn es im Universum keinen Beobachter gibt, der es betrachtet, um eine Folge von Ereignissen mit seinem eigenen zeitlichen Ablauf zu vergleichen. Im Moment wird alles am Zeitpunkt des Beobachters gemessen, wie er es erlebt. Doch Vergangenheit und Zukunft hängen davon ab, wie er sie sich vorstellt, da er weder in die Vergangenheit noch in die Zukunft reisen kann. Vergangenheit und Zukunft sind nichts anderes als Bilder, die wir konstruieren. Wir sagen, diese Bilder sind korrekt, wenn sie mit bestimmten lokalen Phänomenen übereinstimmen, die wir „Beobachtungen“, „Messungen“ nennen.
Betrachten wir die „Physik-Konstanten“. Sie wurden erst kürzlich entdeckt: es handelt sich unter anderem um die Lichtgeschwindigkeit c, die Gravitationskonstante G, die Planck-Konstante h, die Massen der Teilchen, die elementare elektrische Ladung e, die Permittivität des Vakuums ε₀ und andere. Laborversuche zeigen keine signifikanten Veränderungen. Forscher haben jedoch versucht, den Einfluss einer Veränderung dieser Konstanten über lange Zeiträume auf verschiedene kosmische Phänomene zu untersuchen. Sie haben jedoch diese Konstanten einzeln, unabhängig voneinander verändert. Unter diesen Bedingungen kann gezeigt werden, dass eine leichte Veränderung einer einzelnen Konstanten zu Widersprüchen mit den beobachteten Daten führt. Was ist mit gemeinsamen Veränderungen? Überraschenderweise kann man eine gemeinsame Veränderung aller Konstanten konzipieren, die in Laboratorien nicht nachweisbar ist, da die Messgeräte aus den grundlegenden Gleichungen der Physik gebaut sind. Wenn dieser Skalierungsprozess diese Gleichungen unverändert lässt, ist es unmöglich, eine Veränderung irgendeiner Konstanten zu erkennen, da die Geräte und die Konstanten, die sie messen, parallele Verschiebungen durchlaufen. Stellen Sie sich vor, Sie möchten die Länge eines Tisches aus Eisen mit einem ebenfalls aus Eisen hergestellten Lineal messen, beide bei Raumtemperatur. Wenn die Länge des Tisches im Laufe der Zeit konstant erscheint, können Sie nicht behaupten, dass sie nicht variiert, denn Tisch und Lineal könnten einfach gleichmäßig bei Temperaturveränderungen ausdehnen.
Suchen wir also einen solchen grundlegenden Skalierungsprozess. Betrachten wir beispielsweise die Feldgleichung, in der die Einsteinsche Konstante vorkommt. 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 Einsteinsche Konstante c eine absolute Konstante sein. Impliziert das, dass G und c absolute Konstanten sein müssen? Absolut nicht. Es impliziert nur, dass:
Wie erstmals 1988 eingeführt, nehmen wir an, dass alle Arten von Energien erhalten bleiben, aber
die Massen, die elektrische Ladung usw. nicht. Das ergibt beispielsweise:
In der Physik kennen alle Studenten die Methode, die als dimensionsanalyse bezeichnet wird. Gegeben ein physikalisches Problem, das durch eine Gleichung (oder ein System von Gleichungen) geregelt wird, konstruieren wir Längen, Zeiten und charakteristische Zahlen aus den Konstanten und experimentellen Daten. Wir betrachten nun, dass alles, was in der Gleichung steht, variieren kann, einschließlich der „Konstanten“. Wir drücken dann alles in dimensionsloser Form aus. Nehmen wir beispielsweise die Boltzmann-Gleichung:
Wir führen eine charakteristische Längenskala R und eine charakteristische Zeitskala T ein:
Die Gleichung wird dann:
Wir stellen fest, dass die Schwarzschild-Länge wie die 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 Friedman-Modell erinnert. Aber wenn man genauer hinsieht und dies als Skalierungsbeziehung interpretiert, bedeutet das, dass die Kepler-Gesetze ebenfalls invariant sind:
Indem wir Drücke (als Energie-Dichten) einführen, erhalten wir die Skalierungsveränderungen dieser Parameter und stellen fest, dass die entsprechenden Energien erhalten bleiben (in diesem Modell bleiben alle Formen der Energie während der Strahlungsära erhalten). So haben wir bestimmt, wie sich die Lichtgeschwindigkeit c mit der Energie-Dichte verändert, wenn die Strahlung dominiert.
Betrachten wir nun die Schrödinger-Gleichung:
Wir führen eine dimensionslose Form des Potentials ein und transformieren diese Gleichung:
So bleibt die Energie durch diesen Skalierungsprozess unverändert. Die Planck-Konstante h wächst mit T, wie es zunächst von Milne [48] vermutet wurde. Die charakteristischen Längen:
variiieren wie der räumliche Skalierungsfaktor R, während die Planck-Zeit tₚ wie der zeitliche Skalierungsfaktor T variiert. Somit kann die Entwicklung während der Strahlungsära als Skalierungsprozess interpretiert werden. Dies stellt die Vorstellung von der „Planck-Barriere“ in Frage. Hat die „präquantum-Ära“ einen echten Sinn?
Zum Schluss müssen wir die Maxwell-Gleichungen behandeln.
Wir wenden weiterhin diese Art von „verallgemeinerter dimensionsanalyse“ an. 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 liefert:
Wir erhalten leicht:
Somit, wenn die kosmische Entwicklung als Skalierungsprozess während der Strahlungsära identifiziert wird, variieren alle charakteristischen Längen wie R (oben, der Bohr-Radius), alle charakteristischen Zeiten wie T, und alle Energien bleiben konstant.
Alle Konstanten, sowie die räumlichen und zeitlichen Skalen, sind in diesem Skalierungsprozess beteiligt, der beschrieben werden kann, indem man eine beliebige davon wählt. Wir können T als unseren zeitlichen Parameter t wählen.
Dann variiert die Konstante während der Strahlungsära in Abhängigkeit von der Strahlungsdruck pᵣ:
Wenn wir annehmen, dass die Werte der Konstanten vom Strahlungsdruck abhängen, und eine kritische Druck p_cr (zu definieren) einführen, können wir schreiben:
G₀, m₀, h₀, c₀, e₀ entsprechen den aktuellen Werten. Wir nehmen an, dass diese kritischen Bedingungen für einen Wert t = t_cr des gewählten zeitlichen Parameters erreicht werden.
was der Abbildung 16 entspricht.
Abb. 16: Variation der Konstanten während der Strahlungsära.
t ≫ t_cr entspricht der Materie-Ära.
Die Homogenität des Universums.
Jeder Modell erfordert eine beobachtete Bestätigung. Die Abbildung 17, links, illustriert das klassische Paradoxon der Homogenität des frühen Universums. „Klassische Erklärung“: die „Inflationstheorie“, die auf vielen starken Annahmen beruht. Heute beginnen einige, einen Modell mit variablen Konstanten zu betrachten, insbesondere eine langfristige Veränderung von c, die sie „VLS“ („variable light speed“) nennen. Tatsächlich habe ich diese Idee bereits 1988 entwickelt [44]. Dank der vorgeschlagenen zeitlichen Veränderung von c, die in der vorherigen Abschnitt erwähnt wurde, variiert das Horizont wie R(t), was die Homogenität zu jedem Zeitpunkt sicherstellt.
Abb. 17: Das Horizont, gemäß dem Standardmodell und gemäß dem vorliegenden Modell.
Wenn das Adverb „vorher“ versagt.
Wie oben erwähnt, entspricht ein zeitlicher Parameter einem willkürlichen Auswahl, der keine intrinsische Bedeutung hat. Im Standardmodell, wenn man die ferne Vergangenheit des Universums betrachtet, steigt die Temperatur und die Geschwindigkeiten der Teilchen nähern sich c. Alle Teilchen werden relativistisch, was die Frage aufwirft: „Wie baut man eine Uhr, aus welchem Material?“. Wenn man eine Uhr betrachtet, was beobachtet man? Die Drehung einer Zeiger: eine Umdrehung entspricht einer Minute oder einer Stunde. Eine Umdrehung der Erde um die Sonne entspricht einem Jahr. Was man auch sagt, diese 360°-Drehung hat eine unbestreitbare physikalische Realität: es ist ein unbestreitbares Ereignis. Ebenso kann man ein Referenzsystem aus zwei Massen m betrachten, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen: wir können es unsere „elementare Uhr“ nennen. In einem thermodynamisch im Gleichgewicht befindlichen Gas wird die verfügbare Energie auf kinetische Energie, Rotationsenergie und Schwingungsenergie verteilt. Ein Paar von Teilchen, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen, ist vorstellbar, wenn die Energie des Systems vergleichbar mit der Energie der freien Teilchen ist, die sich frei bewegen. In einem System mit variablen Konstanten ist dies möglich. Somit können wir die Anzahl der Umdrehungen mit dem zeitlichen Parameter t zählen, der keine reale Bedeutung hat: es handelt sich lediglich um einen chronologischen Markierungspunkt.
Abb. 18: Die elementare Uhr.
Was bedeutet das? Gemäß dieser Beschreibung des Universums haben sich in der Vergangenheit eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“ ereignet. Wenn diese Uhr eine Zeitmessung darstellt, ist die Vergangenheit unendlich und der zeitliche Parameter t ist nur eine Fiktion. Nehmen wir ein Bild: Stellen Sie sich vor, Sie besuchen einen Verleger und sagen: „Ich möchte ein dickes Buch von zwei Zoll veröffentlichen.“ Das hängt von der Dicke der Seiten ab. Sie könnten den Verleger täuschen, indem Sie Seiten mit einer Breite verwenden, die gegen Null geht, und gleichzeitig behaupten, „die ersten Seiten“ zu lesen: obwohl die Gesamtdicke des Buches scheinbar endlich ist, erzählt es eine unendliche Geschichte. Die richtige Frage, die der Verleger Ihnen stellen sollte, ist: „Wie viele Zeichen, Sätze, Wörter, Buchstaben enthält Ihr Buch?“ Ein Buchstabe Ihres Buches kann mit einem „elementaren Ereignis“ verglichen werden. Wie Ihr Buch, das „Geschichte des Universums“ heißt, das, wenn man in die Vergangenheit zurückgeht, eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“ enthält, hat es… kein Ende, und Sie werden niemals das Vorwort 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 diese als neuer zeitlicher Parameter gewählt wird, wird die Metrik konform flach:
In der vorherigen Abschnitt haben wir festgestellt, dass die Planck-Zeit wie der zeitliche Parameter t variiert. Das bedeutet, dass, wenn man sich der scheinbaren „Anfangssingularität (t = 0)“ nähert, die Planck-Zeit abnimmt. Was bedeutet das? Ich weiß es nicht. Auf jeden Fall löst dieses Modell nicht alle Probleme: wir behandeln nicht die starken und schwachen Wechselwirkungen; es handelt sich nur um einen anderen Blick auf das, was wir „Zeit“ nennen.
Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
In Abschnitt 3 haben wir ein Modell einer Galaxie vorgestellt, die durch ihr Umfeld aus „doppelter Materie“ abgeschirmt wird. Dieses Werk war halbempirisch. In diesem Abschnitt präsentieren wir eine exakte, kugelsymmetrische Lösung. Wenn wir von den gekoppelten Feldgleichungen ausgehen, nehmen wir an, dass sie divergenzfrei sind:
Aus diesen Gleichungen kann man die Euler-Gleichung ableiten. Die Methode ist vollständig ähnlich der, die auf die Einstein-Gleichung angewandt wird.
In Verbindung mit der Poisson-Gleichung:
Die klassische Störungsmethode führt zu zwei gekoppelten Jeans-Gleichungen, Lⱼ und Lⱼ sind charakteristische Jeans-Längen.
Eine stationäre, kugelsymmetrische Lösung mit den Anfangsbedingungen:
Auf Abbildung 19, die typische numerische Lösung.
Abb. 19: Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
Bildung eines Materiehaufens umgeben von einem Umfeld aus abstoßender doppelter Materie.
Anmerkung (23. Mai 2007):
Die allgemeine Form der Kurven hängt von den Anfangsbedingungen ab. Die gewählten Bedingungen sind willkürlich und entsprechen gleichen Dichten und gleichen thermischen Geschwindigkeiten in den beiden „Falten“. Dennoch beobachten wir eine interessante Eigenschaft. Auf Abbildung 19 bis können wir die Richtung des Gravitationsfeldes verfolgen:
Abb. 19 bis: Effekt eines „Dunkelstoff-Halos“
Das Gravitationsfeld induziert einen Gravitationslinseneffekt, der das Gravitationsfeld misst, unabhängig von seiner Quelle. In unserer Theorie trägt die gewöhnliche Materie – jene aus unserem „Falten“ – ihre eigene Beiträge. Die „doppelte Materie“ trägt ebenfalls ihren Beitrag (sie verhält sich wie Materie mit negativer Masse).
Wenn wir annehmen, dass die starken Linseneffekte, die beobachtet werden, auf eine mysteriöse „dunkle Materie“ zurückzuführen sind, dann können wir, ausgehend vom gemessenen Gravitationsfeld und der Verteilung der sichtbaren Materie, die Verteilung dieser dunklen Materie berechnen, falls sie tatsächlich existiert. Auf Abbildung 19 bis beobachten wir eine Umkehrung der Richtung des Gravitationsfeldes, begleitet von einer entsprechenden Veränderung der lokalen Gravitationslinse. Gemäß dem Modell Materie + dunkle Materie könnten wir die Verteilung der dunklen Materie berechnen, die die beobachteten Linseneffekte erzeugt. Wenn man sich die Abbildung oben in Abbildung 19 bis ansieht, könnte man ableiten, dass dieser Haufen von „einem hohlen Dunkelstoff-Halo“ umgeben ist. Die untere Abbildung deutet diese Schlussfolgerung an.
Wie wir wissen, hat das Weltraumteleskop Hubble kürzlich einen „Dunkelstoff-Halo“ entdeckt. Siehe folgende Abbildung.
Abb. 19 ter: Der „Dunkelstoff-Halo“, entdeckt durch das Weltraumteleskop
Um die Struktur der Atome während des Entwicklungsprozesses zu erhalten, nehmen wir an, dass die Feinstrukturkonstante eine absolute Konstante ist, was zur vollständigen Lösung führt:
Wir erhalten leicht:
Wie man sieht, 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 bleiben konstant.
Alle Konstanten sowie die räumlichen und zeitlichen Skalen sind in diesem Skalierungsprozess beteiligt, der beschrieben werden kann, indem man eine beliebige davon wählt. Wir können T als unseren zeitlichen Parameter t wählen.
Dann variiert die Konstante während der Strahlungsära in Abhängigkeit vom Strahlungsdruck p:
r:
Wenn wir annehmen, dass die Werte der Konstanten vom Strahlungsdruck abhängen, und eine kritische Druck pcr (zu definieren) einführen, können wir schreiben:
G₀, m₀, h₀, c₀, e₀ bezeichnen die aktuellen Werte. Wir nehmen an, dass diese kritischen Bedingungen für einen Wert t = tcr des gewählten zeitlichen Parameters erreicht werden.
was der Abbildung 16 entspricht.
Abb. 16: Variation der Konstanten während der Strahlungsära.
t >> tcr entspricht der Materie-Ära.
Die Homogenität des Universums.
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Jeder Modell erfordert eine beobachtete Bestätigung. Die Abbildung 17, links, illustriert das klassische Paradoxon der Homogenität des frühen Universums. „Klassische Erklärung“: die „Inflationstheorie“, die auf vielen starken Annahmen beruht. Heute beginnen einige, einen Modell mit variablen Konstanten zu betrachten, insbesondere eine langfristige Veränderung von c, die sie „VLS“ („variable light speed“) nennen. Tatsächlich habe ich diese Idee bereits 1988 entwickelt [44]. Dank der vorgeschlagenen zeitlichen Veränderung von c, die in der vorherigen Abschnitt erwähnt wurde, variiert das Horizont wie R(t), was die Homogenität zu jedem Zeitpunkt sicherstellt.
Abb. 17: Das Horizont, gemäß dem Standardmodell und gemäß dem vorliegenden Modell.
Wenn das Adverb „vorher“ versagt.
Wie oben erwähnt, entspricht ein zeitlicher Parameter einem willkürlichen Auswahl, der keine intrinsische Bedeutung hat. Im Standardmodell, wenn man die ferne Vergangenheit des Universums betrachtet, steigt die Temperatur und die Geschwindigkeiten der Teilchen nähern sich c. Alle Teilchen werden relativistisch, was die Frage aufwirft: „Wie baut man eine Uhr, aus welchem Material?“. Wenn man eine Uhr betrachtet, was beobachtet man? Die Drehung einer Zeiger: eine Umdrehung entspricht einer Minute oder einer Stunde. Eine Umdrehung der Erde um die Sonne entspricht einem Jahr. Was man auch sagt, diese 360°-Drehung hat eine unbestreitbare physikalische Realität: es ist ein unbestreitbares Ereignis. Ebenso kann man ein Referenzsystem aus zwei Massen m betrachten, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen: wir können es unsere „elementare Uhr“ nennen. In einem thermodynamisch im Gleichgewicht befindlichen Gas wird die verfügbare Energie auf kinetische Energie, Rotationsenergie und Schwingungsenergie verteilt. Ein Paar von Teilchen, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen, ist vorstellbar, wenn die Energie des Systems vergleichbar mit der Energie der freien Teilchen ist, die sich frei bewegen. In einem System mit variablen Konstanten ist dies möglich. Somit können wir die Anzahl der Umdrehungen mit dem zeitlichen Parameter t zählen, der keine reale Bedeutung hat: es handelt sich lediglich um einen chronologischen Markierungspunkt.
Abb. 18: Die elementare Uhr.
Was bedeutet das? Gemäß dieser Beschreibung des Universums haben sich in der Vergangenheit eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“ ereignet. Wenn diese Uhr eine Zeitmessung darstellt, ist die Vergangenheit unendlich und der zeitliche Parameter t ist nur eine Fiktion. Nehmen wir ein Bild: Stellen Sie sich vor, Sie besuchen einen Verleger und sagen: „Ich möchte ein dickes Buch von zwei Zoll veröffentlichen.“ Das hängt von der Dicke der Seiten ab. Sie könnten den Verleger täuschen, indem Sie Seiten mit einer Breite verwenden, die gegen Null geht, und gleichzeitig behaupten, „die ersten Seiten“ zu lesen: obwohl die Gesamtdicke des Buches scheinbar endlich ist, erzählt es eine unendliche Geschichte. Die richtige Frage, die der Verleger Ihnen stellen sollte, ist: „Wie viele Zeichen, Sätze, Wörter, Buchstaben enthält Ihr Buch?“ Ein Buchstabe Ihres Buches kann mit einem „elementaren Ereignis“ verglichen werden. Wie Ihr Buch, das „Geschichte des Universums“ heißt, das, wenn man in die Vergangenheit zurückgeht, eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“ enthält, hat es… kein Ende, und Sie werden niemals das Vorwort 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 diese als neuer zeitlicher Parameter gewählt wird, wird die Metrik konform flach:
In der vorherigen Abschnitt haben wir festgestellt, dass die Planck-Zeit wie der zeitliche Parameter t variiert. Das bedeutet, dass, wenn man sich der scheinbaren „Anfangssingularität (t = 0)“ nähert, die Planck-Zeit abnimmt. Was bedeutet das? Ich weiß es nicht. Auf jeden Fall löst dieses Modell nicht alle Probleme: wir behandeln nicht die starken und schwachen Wechselwirkungen; es handelt sich nur um einen anderen Blick auf das, was wir „Zeit“ nennen.
Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
In Abschnitt 3 haben wir ein Modell einer Galaxie vorgestellt, die durch ihr Umfeld aus „doppelter Materie“ abgeschirmt wird. Dieses Werk war halbempirisch. In diesem Abschnitt präsentieren wir eine exakte, kugelsymmetrische Lösung. Wenn wir von den gekoppelten Feldgleichungen ausgehen, nehmen wir an, dass sie divergenzfrei sind:
Aus diesen Gleichungen kann man die Euler-Gleichung ableiten. Die Methode ist vollständig ähnlich der, die auf die Einstein-Gleichung angewandt wird.
In Verbindung mit der Poisson-Gleichung:
Die klassische Störungsmethode führt zu zwei gekoppelten Jeans-Gleichungen, Lj und Lj sind charakteristische Jeans-Längen.
Eine stationäre, kugelsymmetrische Lösung mit den Anfangsbedingungen:
Auf Abbildung 19, die typische numerische Lösung.
Abb. 19: Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
Bildung eines Materiehaufens umgeben von einem Umfeld aus abstoßender doppelter Materie.
Anmerkung (23. Mai 2007):
Die allgemeine Form der Kurven hängt von den Anfangsbedingungen ab. Die gewählten Bedingungen sind willkürlich und entsprechen gleichen Dichten und gleichen thermischen Geschwindigkeiten in den beiden „Falten“. Dennoch beobachten wir eine interessante Eigenschaft. Auf Abbildung 19 bis können wir die Richtung des Gravitationsfeldes verfolgen:
Abb. 19 bis: Effekt eines „Dunkelstoff-Halos“
Das Gravitationsfeld induziert einen Gravitationslinseneffekt, der das Gravitationsfeld misst, unabhängig von seiner Quelle. In unserer Theorie trägt die gewöhnliche Materie – jene aus unserem „Falten“ – ihre eigene Beiträge. Die „doppelte Materie“ trägt ebenfalls ihren Beitrag (sie verhält sich wie Materie mit negativer Masse).
Wenn wir annehmen, dass die starken Linseneffekte, die beobachtet werden, auf eine mysteriöse „dunkle Materie“ zurückzuführen sind, dann können wir, ausgehend vom gemessenen Gravitationsfeld und der Verteilung der sichtbaren Materie, die Verteilung dieser dunklen Materie berechnen, falls sie tatsächlich existiert. Auf Abbildung 19 bis beobachten wir eine Umkehrung der Richtung des Gravitationsfeldes, begleitet von einer entsprechenden Veränderung der lokalen Gravitationslinse. Gemäß dem Modell Materie + dunkle Materie könnten wir die Verteilung der dunklen Materie berechnen, die die beobachteten Linseneffekte erzeugt. Wenn man sich die Abbildung oben in Abbildung 19 bis ansieht, könnte man ableiten, dass dieser Haufen von „einem hohlen Dunkelstoff-Halo“ umgeben ist. Die untere Abbildung deutet diese Schlussfolgerung an.
Wie wir wissen, hat das Weltraumteleskop Hubble kürzlich einen „Dunkelstoff-Halo“ entdeckt. Siehe folgende Abbildung.
Abb. 19 ter: Der „Dunkelstoff-Halo“, entdeckt durch das Weltraumteleskop
Überraschenderweise ist dieser Halo zentriert auf dem sichtbaren Galaxienhaufen.
Wir denken, dass es sich nicht um eine ebene Struktur, sondern um eine kugelsymmetrische Struktur handelt.
Wir prognostizieren, dass solche Strukturen bald entdeckt werden. In jedem Fall wird der „Halo“ auf den Cluster zentriert sein, sodass Astrophysiker zugeben werden, dass es sich nicht um einen Halo handelt, sondern um „eine Art hohle Struktur“.
Der Halo-Struktur könnte das Ergebnis einer alten Begegnung („ähnlich einem Rauchring“) sein.
Angenommen, meine Vorhersage wird bestätigt. Wenn Astrophysiker zugeben müssen, dass diese Beobachtungen einer kugelsymmetrischen Struktur entsprechen, wie würden sie diese hohle Struktur aus dunkler Materie modellieren?
Wenn diese Hypothese bestätigt wird, könnte sie die notwendigen Elemente liefern, um zwischen dem Modell Materie + dunkle Materie und dem Modell des doppelten Universums zu entscheiden.
Einschließung von sphäroiden Galaxien.
In Abschnitt 7, Abbildung 11, haben wir angegeben, dass das Feld eines Lochs in einer gleichmäßigen Materie mit negativer Energie dem Feld entspricht, das von einer äquivalenten Kugel mit positiver Energie und umgeben von Vakuum erzeugt wird. Es ist jetzt an der Zeit, diese Aussage zu begründen. Erinnern wir uns, wie der Zusammenhang mit der Poisson-Gleichung in der klassischen Theorie hergestellt wird (siehe z. B.
[ 52]
).
Das ergibt (a):
Wir schreiben dann (b). Mit (d) und (c) identifiziert sich Gleichung (b) mit der Poisson-Gleichung. Doch wir bemerken sofort, dass die gestörte Metrik entspricht stationären Bedingungen. Dies ist nur möglich, wenn die Nullordnungslösung (die Lorentz-Metrik) einem leeren Universum entspricht, in dem keine gravitativen Kräfte oder Druck wirken.
Es besteht also ein Zusammenhang zwischen den Feldgleichungen und der Poisson-Gleichung. Wenn jedoch angenommen wird, dass das Universum nicht leer und homogen ist, ist diese Methode nicht mehr gültig, da man nicht mehr auf eine stationäre Metrik verweisen kann. Welche Auswirkungen hat das? Man kann in einem homogenen, mit konstanter Dichte gefüllten Universum kein Gravitationspotential definieren. Wenn man die Poisson-Gleichung (e) in sphärischen Koordinaten betrachtet und annimmt, dass
ist konstant, erhält man die sphärische Lösung (f), und das entsprechende Gravitationsfeld ist (g). Ist es nicht überraschend, eine nicht-null Gravitationskraft zu finden, die auf einen beliebigen Koordinatenmittelpunkt gerichtet ist und mit der radialen Entfernung gegen Unendlich strebt? Erklärung: Diese Pseudolösung ist falsch, da die Poisson-Gleichung in einem stationären homogenen Universum nicht existiert. Das Feld ist überall null, was physikalischer erscheint.
Fig
. 20
: Sphärische Höhle in einer Materieverteilung mit konstanter Dichte
und zugehöriges Gravitationspotential.
Die Figur (b) zeigt das Gravitationsfeld außerhalb und innerhalb einer mit positiver konstanter Dichte gefüllten Kugel (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 man dies zu (a) hinzufügt, erhält man einen homogenen und unbegrenzten Bereich mit negativer Masse und ein Feld von null; somit stellt (a) das Feld innerhalb einer sphärischen Hohlräume dar, das nicht null ist. Auf diese Weise erhält man ein Konfinierungseffekt, und die Feldstärke ist an der inneren Grenze maximal. Dies erklärt, warum sich Spiralgalaxien ihre Arme erhalten und warum die Dichte des Gases im Scheibenbereich an der Peripherie so plötzlich abnimmt.
Zusammenfassung des Artikels ---
Originalversion (Englisch)
Die Strahlungsära.
.
Die Idee ist, dass die sogenannten "Konstanten" der Physik während der Materie-Ära wie absolute Konstanten verhalten, sich aber während der Strahlungsära stark verändern. Es mag sehr künstlich wirken, aber diese Idee könnte das Problem der Homogenität des frühen Universums lösen, wie kürzlich von mehreren Autoren, wie Magueijo (1999), hervorgehoben wurde, obwohl sie von dem Autor 13 Jahre früher, Ende der 80er Jahre ([44], [45], [46]) und später entwickelt wurde ([4] und [47]). Zunächst ist zu beachten, dass die Wahl des Zeitparameters t willkürlich bleibt: Er stellt nur "die Art und Weise dar, wie wir uns vorstellen, dass die Dinge abgelaufen 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 Zeitsinn zu vergleichen. Im Moment wird alles anhand der Zeit des Beobachters verglichen, wie er sie erlebt. Doch Vergangenheit und Zukunft hängen davon ab, wie er sie sich vorstellt, da er weder in die Vergangenheit noch in die Zukunft reisen kann. Vergangenheit und Zukunft sind nichts anderes als Bilder, die wir konstruieren. Wir sagen, dass diese Bilder korrekt sind, wenn sie mit besonderen lokalen Phänomenen übereinstimmen, die wir "Beobachtungen", "Messungen" nennen.
Betrachten Sie die "Konstanten der Physik". Sie wurden relativ kürzlich entdeckt: Es handelt sich unter anderem um die Lichtgeschwindigkeit c, die Gravitationskonstante G, die Planck-Konstante h, die Massen der Teilchen, die Elementarladung e, die Permittivität des Vakuums ε₀ und andere. Laborversuche zeigen keine signifikanten Veränderungen. Forscher haben jedoch versucht, den Einfluss einer Veränderung dieser Konstanten auf verschiedene kosmische Phänomene über lange Zeiträume zu untersuchen. Sie haben jedoch diese Konstanten einzeln und unabhängig voneinander verändert. Unter diesen Bedingungen kann man zeigen, dass eine leichte Veränderung einer isolierten Konstanten zu Widersprüchen mit den beobachteten Daten führt. Was ist dann mit gemeinsamen Veränderungen? Überraschenderweise kann man eine gemeinsame Veränderung aller Konstanten konzipieren, die in der Laborumgebung nicht nachweisbar ist, da die Messgeräte aus den grundlegenden Gleichungen der Physik gebaut sind. Wenn dieser Skalierungsprozess diese Gleichungen unverändert lässt, ist es unmöglich, die Veränderung irgendeiner Konstanten zu erkennen, da die Geräte und die Konstanten, die sie messen, parallele Verschiebungen durchlaufen. Stellen Sie sich vor, Sie möchten die Länge eines Eisentisches mit einem ebenfalls aus Eisen bestehenden Maßstab messen, beide bei Raumtemperatur. Wenn die Länge des Tisches im Laufe der Zeit konstant erscheint, können Sie nicht behaupten, dass sie nicht variiert, denn Tisch und Maßstab könnten einfach gleichmäßig bei Temperaturveränderungen ausdehnen.
Suchen wir also einen solchen grundlegenden Skalierungsprozess. Betrachten Sie beispielsweise die Feldgleichung, in der die Einstein-Konstante vorkommt. 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. Laut dieser Hypothese muss die Einstein-Konstante c eine absolute Konstante sein. Impliziert das, dass G und c absolute Konstanten sein müssen? Absolut nicht. Es impliziert nur, dass:
Wie erstmals 1988 eingeführt, nehmen wir an, dass alle Arten von Energie erhalten bleiben, aber
die Massen, die elektrische Ladung usw. nicht. Dies ergibt beispielsweise:
In der Physik kennen alle Studenten die Methode, die als dimensionsanalyse bezeichnet wird. Gegeben ein physikalisches Problem, das durch eine Gleichung (oder ein System von Gleichungen) regiert wird, konstruieren wir charakteristische Längen, Zeiten und Zahlen aus den Konstanten und den experimentellen Daten. Wir betrachten nun, dass alles, was in der Gleichung vorkommt, variieren kann, einschließlich der "Konstanten". Wir drücken alles in dimensionsloser Form aus. Nehmen wir beispielsweise die Boltzmann-Gleichung:
Wir führen eine charakteristische Längenskala R und eine charakteristische Zeitskala T ein:
Die Gleichung wird dann:
Wir stellen fest, 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 einem Friedman-Modell ähnelt. Wenn man jedoch genauer hinsieht und dies als Skalierungsbeziehung interpretiert, bedeutet das, dass die Kepler-Gesetze ebenfalls invariant sind:
Indem man Drücke (als Energie-Dichten) einführt, erhält man die Skalierungsvariationen dieser Parameter, und man stellt fest, dass die entsprechenden Energien erhalten bleiben (in diesem Modell werden alle Formen der Energie während der Strahlungsära erhalten). Wir haben somit bestimmt, wie sich die Lichtgeschwindigkeit c mit der Energie-Dichte verändert, wenn die Strahlung dominiert.
Betrachten wir nun die Schrödinger-Gleichung:
Wir führen eine dimensionslose Darstellung des Potentials ein und transformieren diese Gleichung:
Dadurch bleibt die Energie unverändert durch diesen Skalierungsprozess. Die Planck-Konstante h wächst mit T, wie es zunächst von Milne [48] vermutet wurde. Die charakteristischen Längen:
variieren wie der räumliche Skalierungsfaktor R, während die Planck-Zeit tₚ wie der zeitliche Skalierungsfaktor T variiert. Daraus lässt sich die Entwicklung während der Strahlungsära als Skalierungsprozess interpretieren. Dies stellt die Vorstellung einer "Planck-Barriere" in Frage. Hat die "präquantum-Epoche" einen echten Sinn?
Zum Schluss müssen wir die Maxwell-Gleichungen behandeln.
Wir setzen weiterhin diese Art von "verallgemeinerter dimensionsanalyse" ein. Wir erhalten:
Um die Struktur der Atome während des Evolutionsprozesses zu erhalten, nehmen wir an, dass die Feinstrukturkonstante eine absolute Konstante ist, was die vollständige Lösung liefert:
Wir erhalten leicht:
Daher, wenn die kosmische Entwicklung als Skalierungsprozess während der Strahlungsära identifiziert wird, variieren alle charakteristischen Längen wie R (oben, der Bohr-Radius), alle charakteristischen Zeiten variieren wie T, und alle Energien bleiben konstant.
Alle Konstanten, sowie die räumlichen und zeitlichen Skalen, sind in diesem Skalierungsprozess beteiligt, der beschrieben werden kann, indem man eine davon wählt. Wir können T als unseren Zeitparameter t wählen.
Danach variiert die Konstante während der Strahlungsära in Abhängigkeit von der Strahlungsdruck pᵣ:
Wenn man annimmt, dass die Werte der Konstanten vom Strahlungsdruck abhängen, und eine kritische Druck p_cr (zu definieren) einführt, kann man schreiben:
G₀, m₀, h₀, c₀, e₀ entsprechen den heutigen Werten. Wir nehmen an, dass diese kritischen Bedingungen für einen Wert t = t_cr des gewählten Zeitparameters erreicht werden.
was der Abbildung 16 entspricht.
Abb. 16: Variation der Konstanten während der Strahlungsära.
t ≫ t_cr entspricht der Materie-Ära.
Die Homogenität des Universums.
Jeder Modell erfordert eine beobachtende Bestätigung. Die Abbildung 17, links, illustriert das klassische Paradoxon der Homogenität des frühen Universums. „Klassische Erklärung“: die „Inflationstheorie“, die auf vielen starken Annahmen beruht. Heute beginnen einige, ein Modell mit variablen Konstanten zu betrachten, insbesondere eine sekulare Variation von c, die sie „VLS“ („variable light speed“) nennen. Tatsächlich habe ich diese Idee bereits 1988 [44] entwickelt. Dank der vorgeschlagenen Variation von c, die in der vorherigen Sektion erwähnt wurde, variiert der Horizont wie R(t), was die Homogenität zu jedem Zeitpunkt sicherstellt.
Abb. 17: Der Horizont, gemäß dem Standardmodell und gemäß dem vorliegenden Modell.
Wenn das Adverb „vorher“ versagt.
Wie oben erwähnt, entspricht ein Zeitparameter einer willkürlichen Wahl, die keine intrinsische Bedeutung hat. Im Standardmodell, wenn man die ferne Vergangenheit des Universums betrachtet, steigt die Temperatur und die Geschwindigkeiten der Teilchen nähern sich c. Alle Teilchen werden relativistisch, was die Frage aufwirft: „Wie baut man eine Uhr, und aus welchem Material?“. Wenn man eine Uhr betrachtet, was beobachtet man? Die Bewegung einer Nadel: eine Umdrehung entspricht einer Minute oder einer Stunde. Eine Umdrehung der Erde um die Sonne entspricht einem Jahr. Was man auch sagt, diese 360°-Drehung hat eine unbestreitbare physische Realität: es ist ein unbestreitbares Ereignis. Ebenso kann man ein Bezugssystem aus zwei Massen m betrachten, die um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreisen: wir können es unsere „elementare Uhr“ nennen. In einem thermodynamisch gleichgewichteten Gas ist die verfügbare Energie auf translatorische Energie, rotatorische Energie und schwingende Energie verteilt. Ein Paar von Teilchen, das um ihren gemeinsamen Schwerpunkt kreist, ist denkbar, wenn die Energie des Systems vergleichbar mit der Energie der freien Teilchen ist, die sich frei bewegen. In einem System mit variablen Konstanten wird dies möglich. So kann man die Anzahl der Umdrehungen mit dem Zeitparameter t zählen, der keine reale Bedeutung hat: es ist nur ein chronologischer Marker.
Abb. 18: Die elementare Uhr.
Was bedeutet das? Laut dieser Beschreibung des Universums haben sich eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“ in der Vergangenheit ereignet. Wenn diese Uhr eine Messung der Zeit darstellt, dann ist die Vergangenheit unendlich und der Zeitparameter t ist nur eine Fiktion. Nehmen Sie ein Bild: Stellen Sie sich vor, Sie besuchen einen Verleger und sagen: „Ich möchte ein Buch von zwei Zoll Dicke veröffentlichen.“ Das hängt von der Dicke der Seiten ab. Sie können den Verleger täuschen, indem Sie Seiten verwenden, deren Breite gegen Null geht, während Sie behaupten, „die ersten Seiten“ zu lesen: Obwohl die Gesamtdicke des Buches scheinbar endlich ist, erzählt es eine unendliche Geschichte. Die gute Frage, die der Verleger Ihnen stellen sollte, ist: „Wie viele Zeichen, Sätze, Wörter, Buchstaben enthält Ihr Buch?“ Jeder Buchstabe Ihres Buches kann mit einem „elementaren Ereignis“ verglichen werden. Wie Ihr Buch, das „Geschichte des Universums“ heißt, das bei Rückblick auf die Vergangenheit eine unendliche Anzahl von „elementaren Ereignissen“ enthüllt, hat es… kein Anfang, und Sie werden niemals den Vorwort des Autors lesen. Übrigens, 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 man es als neuen Zeitparameter wählt, wird die Metrik konform flach:
In der vorherigen Sektion haben wir festgestellt, dass die Planck-Zeit wie der Zeitparameter t variiert. Was bedeutet das? Ich weiß es nicht. Trotzdem löst dieses Modell nicht alle Probleme: wir behandeln nicht die starken und schwachen Wechselwirkungen. Es handelt sich nur um einen anderen Blick auf das, was wir „Zeit“ nennen.
Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
In Abschnitt 3 haben wir ein Modell einer von ihrem Umfeld aus „doppelter Materie“ abgegrenzten Galaxie vorgestellt. Dieses Werk war halbempirisch. In dieser Sektion präsentieren wir eine exakte sphärisch symmetrische Lösung. Wenn man von den gekoppelten Feldgleichungen ausgeht, nimmt man an, dass sie divergenzfrei sind:
Aus diesen Gleichungen kann man die Euler-Gleichung ableiten. Die Methode ist vollständig ähnlich der angewandten Methode auf die Einstein-Gleichung.
In Verbindung mit der Poisson-Gleichung:
Die klassische Störungsmethode führt zu zwei gekoppelten Jeans-Gleichungen, Lⱼ und Lⱼ sind charakteristische Jeans-Längen.
Eine stationäre sphärisch symmetrische Lösung, mit den Anfangsbedingungen:
Auf der Abbildung 19, die typische numerische Lösung.
Abb. 19: Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
Bildung eines Materiehaufens, umgeben von einem Umfeld aus abstoßender „doppelter Materie“.
Hinweis (23. Mai 2007):
Die allgemeine Form der Kurven hängt von den Anfangsbedingungen ab. Die gewählten Bedingungen sind willkürlich und entsprechen gleichen Dichten und gleichen thermischen Geschwindigkeiten in den beiden „Falten“. Dennoch beobachten wir eine interessante Eigenschaft. Auf Abbildung 19 bis können wir die Richtung des Gravitationsfeldes verfolgen:
Abb. 19 bis: „Dunkelstoff-Halo“-Effekt
Das Gravitationsfeld erzeugt einen Gravitationslinseneffekt, der das Gravitationsfeld misst, unabhängig von seiner Quelle. In unserer Theorie trägt die gewöhnliche Materie – jene aus unserem „Falten“ – ihre eigene Beiträge bei. Die „doppelte Materie“ trägt ebenfalls ihren Beitrag bei (sie verhält sich wie eine Materie mit negativer Masse).
Wenn man annimmt, dass die starken Linseneffekte, die beobachtet werden, auf eine mysteriöse „dunkle Materie“ zurückzuführen sind, dann kann man, ausgehend vom gemessenen Gravitationsfeld und der Verteilung der sichtbaren Materie, die Verteilung dieser dunklen Materie berechnen, falls sie tatsächlich existiert. Auf Abbildung 19 bis beobachtet man eine Umkehrung der Richtung des Gravitationsfeldes, begleitet von einer entsprechenden Variation des lokalen Gravitationslinseneffekts. Gemäß dem Modell Materie + dunkle Materie könnte man die entsprechende Verteilung der dunklen Materie berechnen. Beobachtet man die Abbildung oben auf Abbildung 19 bis, würde man ableiten, dass dieser Haufen von „einem hohlen dunklen Materie-Schale“ umgeben ist. Das Bild unten deutet auf diese Schlussfolgerung hin.
Wie wir wissen, hat der Weltraumteleskop Hubble kürzlich ein „dunkles Materie-Halo“ entdeckt. Siehe folgende Abbildung.
Abb. 19 ter: Das „dunkle Materie-Halo“, das vom T
Originalversion (Englisch)
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 :
Im vorherigen Abschnitt haben wir festgestellt, dass die Planck-Zeit wie die Zeitmarke t variiert. Das bedeutet, dass bei Rückwärtsbewegung zum sogenannten „Anfangssingulärwert (t = 0)“ die Planck-Zeit schrumpft. Was bedeutet das? Ich habe die Antwort nicht. Egal, dieses Modell klärt nicht alle Probleme auf. Wir behandeln nicht die starke und schwache Wechselwirkung. 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 abstoßende Zwillingsmaterieumgebung eingeschlossen ist. Diese Arbeit war halbempirisch. In diesem Abschnitt präsentieren wir eine kugelsymmetrische exakte Lösung. 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 der, die auf die Einstein-Gleichung angewandt wird.
Mit der Poisson-Gleichung gekoppelt:
Die klassische Störungsmethode liefert zwei Jeans-ähnliche gekoppelte Gleichungen, Lj und
L j sind charakteristische Jeans-Längen.
Eine stationäre, kugelsymmetrische Lösung mit Anfangsbedingungen:
Auf Abbildung 19 die typische numerische Lösung.
Fig.
19
: Gemeinsame gravitative Instabilitäten.
Entstehung eines Materieklumpens, umgeben von einer abstoßenden Zwillingsmaterieumgebung.
Bemerkung (2007, 23. Mai):
Das allgemeine Merkmal 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 ein interessantes Merkmal. Auf Abbildung 19 bis können wir die Richtung des Gravitationsfeldes darstellen:
Fig 19 bis: „Dunkelstoff-Halo“-Effekt
Das Gravitationsfeld induziert einen Gravitationslinseneffekt. Dieser letzte Effekt ist eine Messung des Gravitationsfeldes, unabhängig von der Quelle dieses Feldes. In unserer Theorie bringt die gewöhnliche Materie, die der „Faltung“ entspricht, ihre eigene Beiträge. Die „Zwillingsmaterie“ bringt ebenfalls ihren Beitrag (sie verhält sich wie Material mit negativer 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 19 bis können wir eine Umkehrung der Richtung des Gravitationsfeldes beobachten, die mit einer entsprechenden Variation der lokalen Gravitationslinse einhergeht. Gemäß dem Modell der Materie plus dunkler Materie könnten wir die Verteilung der dunklen Materie berechnen, die die entsprechenden Linseffekte erzeugen würde. Betrachtet man das Bild oben auf Fig 19 bis, würde man ableiten, dass dieser Haufen von Galaxien von einem „hohlen Schalen von dunkler Materie“ umgeben ist. Das Bild unten deutet auf eine solche Schlussfolgerung hin.
Wie wir wissen, hat das Hubble-Teleskop kürzlich ein „Dunkelstoff-Halo“ entdeckt. Siehe das nächste Bild.
Fig 19 ter: Das „Dunkelstoff-Halo“, entdeckt vom Hubble-Raumteleskop im Jahr 2007, Mai. 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, sodass Astrophysiker zugeben werden, dass es sich nicht um ein Halo, sondern um „eine Art hohle Struktur“ handelt.
Die Halo-Struktur könnte als Ergebnis eines alten Zusammentreffens (ähnlich einem Rauchring) angesehen werden.
Angenommen, meine Vorhersage wird bestätigt. Wenn Astrophysiker anerkennen müssen, dass diese Beobachtungen kugelsymmetrischen Strukturen entsprechen, wie würden sie diese hohle dunkle Materieschale modellieren?
Wenn dies bestätigt wird, könnte dies die Elemente liefern, um zwischen dem Modell aus Materie plus dunkler Materie und dem Zwilling-Universum-Modell zu wählen.
Die Einschließung von spheroiden 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 von einer äquivalenten Kugel erzeugt wird, die mit positiver Energie-Materie gefüllt und von leerem Raum umgeben ist. Dies muss nun begründet werden. Lassen Sie uns daran erinnern, wie der Zusammenhang mit der Poisson-Gleichung in der klassischen Theorie aufgebaut wird (siehe beispielsweise
[ 52]
).
Das ergibt (a) :
Man schreibt (b). Mit (d) und (c) wird die Gleichung (b) mit der Poisson-Gleichung identifiziert. Beachten Sie jedoch sofort, dass die gegebene gestörte Metrik stationären Bedingungen entspricht. Dies ist nur möglich, wenn die Nullordnungs-Lösung (die Lorentz-Metrik) einem leeren Universum entspricht, in dem keine Gravitationskraft und kein Druck wirken.
Dann gibt es einen Zusammenhang zwischen dem Feld und der Poisson-Gleichung. Wenn jedoch das Universum als nicht leer und gleichmäßig angenommen wird, gilt diese Methode nicht mehr, da wir uns nicht auf eine stationäre Metrik beziehen können. Welche Auswirkungen hat das? Wir können in einem gleichmäßigen Universum, das mit Material konstanter Dichte gefüllt ist, kein Gravitationspotential definieren. Wenn wir die Poisson-Gleichung (e) in kugelsymmetrischen 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 willkürlichen 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.
Fig
. 20
: Kugelloses 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 gefüllt ist (wie die Erde). In (c) das zugehörige Gravitationspotential. Wenn wir die Pfeile von (b) umkehren, erhalten wir das Feld, das einer Kugel mit negativer Masse entspricht. Wenn dies zu (a) hinzugefügt wird, erhalten wir einen gleichmäßigen und unendlichen Bereich, der mit negativer Masse gefüllt ist, mit einem Feld von null, sodass (a) das Feld innerhalb einer kugelförmigen Hohlräume darstellt, das nicht null ist. Wir erhalten ein Einschließungseffekt 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 plötzlich am Rand ist.
Zusammenfassung des Artikels ---