8
Μια εναλλακτική θεωρία για τη σπειροειδή δομή.
Αυτό το μοντέλο παρέχει μια νέα προοπτική για τη σπειροειδή δομή, αποδίδοντάς την στην αλληλεπίδραση μεταξύ της γαλαξία και του περιβάλλοντος του "φαντασματικής ύλης". Η θεωρία της Françoise Combe βασίζεται στην αλληλεπίδραση μεταξύ δύο πληθυσμών: της ύλης του γαλαξία και μιας μάζας ψυχρού υδρογόνου, ανιχνεύσιμης και μη αποδεδειγμένης προέλευσης. Παρατηρήστε ότι ένα μοντέλο αλληλεπίδρασης, με δύο πληθυσμούς, είχε ήδη προταθεί το 1986 στο δικό μου διηγηματικό "Χίλια δισεκατομμύρια ηλιούς", Εκδόσεις Belin.
Έχουμε πραγματοποιήσει δοκιμές μέσω προσομοιώσεων 2d. Παραπομπή: J.P.Petit and F.Landsheat : Matter ghost matter astrophysics. 6 : Spiral structure. [
Σε αυτό το ιστοτόπο: Geometrical Physics A, 9 , 1998
.]
Δεν χρειάζεται να διπλασιάσουμε τις εικόνες. Αν είναι δυνατόν, θα ενσωματώσουμε στο ιστοτόπο την αναπαραγωγή, πολύ ενδεικτική, που δείχνει την αναπαραγωγή ενός γαλαξία με ράβδο. Υπάρχουν δύο καταστάσεις. Πρώτα, μια δυναμική τριβή με ισχυρή επιβράδυνση του γαλαξία. Η ράβδος σχηματίζεται πολύ γρήγορα, όπως και τα σπειροειδή βραχίονες. Η επιβράδυνση γίνεται τότε ασήμαντη. Το σύστημα διαρκεί για ένα μεγάλο αριθμό στροφών, η πηγή του είναι το φαινόμενο της θαλάσσιας έλξης. Παρατηρήστε την συνέχεια των εικόνων στο άρθρο που αναφέρεται.
Φυσικά, αυτά τα αποτελέσματα πρέπει να αντιμετωπιστούν με προσοχή, αφού πρόκειται μόνο για αποτελέσματα 2d. Ωστόσο, τα μέσα υπολογισμού μας δεν μας επιτρέπουν να κάνουμε 3d. Αν μια ομάδα προτείνει να πάρει τη θέση μας, θα είμαστε πολύ έτοιμοι να της δώσουμε όλες τις απαραίτητες τεχνικές οδηγίες.
Στις "κλασσικές" προσομοιώσεις το πρόβλημα είναι να εξασφαλιστεί η ύπαρξη των σπειροειδών βραχιόνων. Το φαινόμενο αντιστοιχεί, όπως και να το δεις, σε απώλεια ενέργειας. Τα στοιχεία του γαλαξία, τα "αστέρια", αποκτούν τότε μεγάλες ταχύτητες, που οδηγούν στην εξαφάνιση της σπειροειδούς δομής, η οποία θα έπρεπε να ανακτηθεί από ένα νέο ποσό ψυχρού αερίου, για παράδειγμα.
Στο μοντέλο μας φαίνεται ότι το περιβάλλον της "φαντασματικής ύλης" υπηρετεί ως "φραγματικό δυναμικό" και αποτρέπει αυτά τα αντικείμενα από την διαφυγή τους. Έτσι ο γαλαξίας διατηρεί τους σπειροειδείς βραχιόνες για ένα μεγάλο αριθμό στροφών. Ωστόσο, αυτό απαιτεί επιβεβαίωση σε 3d.
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, έχουμε δύο νέους συνεργάτες που εργάζονται σε αυτά τα θέματα προσομοίωσης και ελπίζουμε πολύ από αυτές τις νέες εργασίες (η ακολουθία που δείχνει την αναπαραγωγή των σπειροειδών βραχιόνων σε ένα γαλαξία χρονολογείται από το 1994...). Η ισχύς των νέων υπολογιστικών μηχανημάτων, που είναι διαθέσιμα σε απλούς ιδιώτες, επιτρέπει να "παίξουμε στην αυλή των μεγάλων" με ένα απλό μικρό. Μπορείτε ακόμα να διαχειριστείτε αρκετά "σημεία μάζας" με τέτοια συστήματα, ώστε να μπορείτε να αναπαραστήσετε γρήγορα τους γαλαξίες όπως είναι στην πραγματικότητα, δηλαδή με δύο "πληθυσμούς", πολύ διαφορετικούς υπό διάφορες πλευρές:
-
Ο "πληθυσμός I, ή πληθυσμός φωλιάς", που αποτελείται από παλιά αστέρια (και σμήνη σφαιρικών) των οποίων οι τροχιές απομακρύνονται σημαντικά από το ισημερινό επίπεδο.
-
Ο "πληθυσμός II" ή πληθυσμός δίσκου, που συγκεντρώνει, δυναμικά, τα νεαρά αστέρια και μάζες αερίου διαφορετικής σημασίας. Αυτό το δεύτερο σύνολο μαζών τοποθετείται πολύ κοντά στο ισημερινό επίπεδο του γαλαξία. Είναι σε αυτόν τον πληθυσμό που δημιουργείται η σπειροειδής δομή, ως "κύμα πυκνότητας". Είναι τότε ένα φαινόμενο πολύ μη γραμμικό, που μπορεί να αντιστοιχηθεί ακόμα και με ένα "κύμα συγκρούσεως".
Αντίθετα, το φαινόμενο της σπειροειδούς δομής επηρεάζει σχετικά λίγο τον πληθυσμό I, ο οποίος ωστόσο συγκεντρώνει το 90% της μάζας του γαλαξία. Θα είναι πολύ ενδιαφέρον να μπορέσουμε τελικά να προσεγγίσουμε πιο κοντά την αστροφυσική πραγματικότητα αναπαραστήσοντας τον γαλαξία, όχι με έναν μοναδικό πληθυσμό σημείων μάζας, αλλά με δύο.
Η φάση ακτινοβολίας.
Εδώ επιστρέφουμε στα κοσμολογικά στοιχεία του μοντέλου. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, η λύση με αρχική γραμμική παραγωγή (όπου R και R* κοντά στο t = 0, αυξάνονται ανάλογα με το χρόνο) παρουσιάζει πρόβλημα. Μια τέτοια επέκταση θα ήταν πολύ πιο αργή για να εξασφαλίσει την σταθεροποίηση της πρωτογενούς νουκλεοσύνθεσης. Έτσι, ήταν αναγκαίο να συνδεθούμε με προηγούμενες εργασίες, των ετών 1988-1989, που έχουν ενσωματωθεί στο ιστοτόπο:
J.P.Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1527
J.P.Petit, Mod. Phys. Lett. A3 (1988) 1733
J.P.Petit, Mod. Phys. Lett. A4 (1989) 2201
και με:
J.P.Petit : Twin Universe Cosmology : Astronomy and Space Science
226
: 273-307, 1995 and [
Παρατηρήστε στο ιστοτόπο: Geometrical Physics A ,
2
.]
Η ιδέα είναι τότε να υποθέσουμε ότι οι σταθερές της φυσικής εξαρτώνται από την πυκνότητα ενέργειας. Στις προηγούμενες εργασίες έχουμε δείξει ότι μπορούν να θεωρηθούν συνοδευτικές μεταβολές των φυσικών σταθερών, που αφήνουν αμετάβλητες όλες τις εξισώσεις της φυσικής (η εξίσωση πεδίου, του Schrödinger, του Maxwell, κλπ.). Προτείνουμε ότι ένα τέτοιο μοντέλο μπορεί να εφαρμοστεί τότε στη φάση ακτινοβολίας, όταν το υλικό-ενέργεια βρίσκεται κυρίως σε μορφή ακτινοβολίας.
Όταν ανεβαίνουμε στο παρελθόν, η πυκνότητα υλικού-ενέργειας αυξάνεται. Προκύπτουμε, όταν
r
r >>
r
m (όταν η πυκνότητα υλικού-ενέργειας σε μορφή ακτινοβολίας είναι μεγάλη σε σχέση με την πυκνότητα σε μορφή ύλης) σε νόμους:
G είναι η σταθερά της βαρύτητας, m η μάζα, h η σταθερά του Planck, c η ταχύτητα του φωτός και e το ηλεκτρικό φορτίο. Παίρνουμε αυτές τις ποσότητες ίσες στα δύο φύλλα (χωρίς να δικαιολογήσουμε αυτή την επιλογή).
Πριν περιγράψουμε αυτό το μοντέλο πιο αναλυτικά, δώστε τη δικαιολόγησή του. Παρατηρήσαμε παραπάνω ότι η εκπληκτική ομοιογένεια του πρώιμου σύμπαντος, που εκφράζεται από την ομοιογένεια της ακτινοβολίας των 2,7°K, ήταν δύσκολο να δικαιολογηθεί σε ένα πρότυπο πλαίσιο. Έτσι ήταν αναγκαίο να προσθέσουμε στην παλιά θεωρία του Big Bang ένα νέο μοντέλο: την εκτόνωση. Για τους Γάλλους, αυτός ο όρος είναι αρκετά κακά μεταφρασμένος. Προέρχεται από το αγγλικό ρήμα to inflate, που σημαίνει να φουσκώνει. Έτσι, οδηγούμαστε, με υποθέσεις βαριές, να υποθέσουμε ότι το σύμπαν θα υπέστη μια φανταστική επέκταση στην "αρχή του". Έτσι η ομοιογένειά του μπορεί να δικαιολογηθεί. Ωστόσο, πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή είναι η μόνη παρατηρησιακή δικαιολόγηση του μοντέλου του Linde, αυτής της θεωρίας της εκτόνωσης. Το κόστος που πρέπει να πληρώσουμε είναι αρκετά υψηλό.
Εδώ εξετάζουμε το ενδεχόμενο οι φυσικές σταθερές να εξαρτώνται από την πυκνότητα της ύλης, πέρα από ένα συγκεκριμένο όριο. Αυτό δεν είναι χειρότερο από τις υποθέσεις που υποστηρίζουν τη θεωρία της εκτόνωσης, συνολικά. Ωστόσο, το κέρδος είναι διπλό:
-
Εξηγούμε την ομοιογένεια του πρώιμου σύμπαντος
-
Παρατηρούμε μια αναπροσαρμογή της μεταβλητής χρόνου.
Για την ομοιογένεια, είναι αρκετά απλό. Παρατηρήσαμε ότι στο πρότυπο μοντέλο, με c σταθερό, όλα εξαρτώνται από τη σύγκριση του ορίου ct με τη μέση απόσταση μεταξύ των σωματιδίων.
Σε αυτή τη νέα προοπτική, αναφορές [
Σε αυτό το ιστοτόπο: Geometrical Physics A ,
3
, 1998, εικόνα 17
] και [
Geometrical Physics A ,
6
, 1998, εικόνα 10
,] διατηρώντας αυτή τη χρονική μεταβλητή t:
Η ομοιογένεια του κοσμικού μέσου είναι εγγυημένη σε όλες τις εποχές.
Αυτή η διαφορά οφείλεται στο γεγονός ότι η ταχύτητα του φωτός c αυξάνεται καθώς ανεβαίνουμε προς το παρελθόν.
Παρατηρήστε την εικόνα 5 της αναφοράς [
Σε αυτό το ιστοτόπο: Geometrical Physics A ,
6
, 1998
].
Μια παρατήρηση στη διάρκεια της παραγωγής:
Για πολλά χρόνια, ήμασταν "οι ολιβρούς που έπαιζαν με τη μεταβολή των φυσικών σταθερών", ένα θέμα έρευνας που δεν είχε πάρει ποτέ σοβαρά στη Γαλλία, ιδιαίτερα στα κέντρα του CNRS. Πολλοί βρίσκαν την ιδέα πολύ αβάσιμη "στη μέτρηση όπου οι παρατηρήσεις επιτρέπουν να διαπιστώσουμε ότι αυτές οι σταθερές δεν μπορούν να έχουν αισθητά μεταβάλλει την πορεία τους κατά τη διάρκεια των δισεκατομμυρίων ετών".
Κατανοώ την τέτοια στάση, αφού είναι αληθές ότι καμία πειραματική ή παρατηρησιακή δοκιμή δεν μπόρεσε να αποδείξει μια τέτοια μεταβολή οποιασδήποτε φυσικής σταθεράς. Είμαστε σύμφωνοι. Ωστόσο, το θέμα είναι λάθος. Στις εργασίες που αναπτύξαμε από το 1988, πάντα ήταν θέμα των συνοδευτικών μεταβολών των φυσικών σταθερών, μεταβολές που άφηναν αμετάβλητες... τις εξισώσεις της φυσικής. Ωστόσο, κάθε πειραματική διαδικασία βασίζεται σε τέτοιες εξισώσεις. Αν οι εξισώσεις είναι αμετάβλητες, τότε το "φαινόμενο" δεν θα μπορούσε να ανακαλυφθεί, απλά γιατί τα όργανα μέτρησης "παρακινούνται παράλληλα με το φαινόμενο που θέλουμε να ανακαλύψουμε".
Δώστε μια εικόνα για να εξηγήσετε αυτό το λόγο. Φανταστείτε ότι μετράτε το μήκος ενός τραπεζιού από χάλυβα με ένα χάλυβα ράβδο. Βρίσκετε μια σταθερή απόσταση. Σημαίνει αυτό ότι το τραπέζι διατηρεί σταθερό μήκος; Όχι απαραίτητα. Η θερμοκρασία στο εργαστήριο μπορεί να μεταβάλλεται, φαινόμενο που δεν θα μπορούσε να ανακαλυφθεί μέσω της διαστολής του τραπεζιού από χάλυβα, απλά γιατί το όργανο μέτρησης, η ράβδος του ίδιου μετάλλου, διαστέλλεται μαζί με το αντικείμενο που προορίζεται να μετρήσει το μήκος του!
Αν τίποτα δεν είναι μετρήσιμο, θα μου πείτε, τότε πού είναι το ενδιαφέρον; Όπως δείξαμε στις εργασίες μας (συμπεριλαμβανομένου του άρθρου που δημοσιεύσαμε με τον Pierre Midy τον Αύγουστο του 1999 στο The International Journal of Physics D, με τίτλο "scale invariant cosmology" (κοσμολογία αναλογικής αναλογίας), οι παρατηρήσιμα είναι δύο ειδών:
-
Το κόκκινο μετατόπιση
-
Η πρόβλεψη της ομοιογένειας του πρώιμου σύμπαντος.
Έλα, ας πάμε στο χρόνο. Είπαμε παραπάνω ότι η επιλογή των συντεταγμένων είναι τυχαία. Μπορείτε να φανταστείτε μια μέτρηση του χρόν