双子宇宙の宇宙論 双子宇宙の宇宙論(p 5)
5)Gとcの定数性について。
...G(重力)とc(光の速度)の2つの量を考えてみる。これらはアインシュタイン定数cに含まれる。この定数は古典的に次のように決定される:
メトリックは次のように表される:
(12)

ここで、gmn(L)はローレンツメトリックテンソルであり、e gmnは非常に小さな時間に依存しない摂動(ほぼローレンツ型のメトリックテンソル)を表す。さらに、古典理論との密接な関係を確立するために、測地線に沿った粒子の速度がcよりはるかに小さいと仮定する、つまり:
(13)

次に、測地線の微分方程式に同じ近似を適用する:
(14)

すると次のようになる:
(15)

定常状態の条件を超えて、次のように書くのが一般的である:
(16) dx° = c dt
これは光の速度cと時間tの両方を導入する。さらに:
(17)

測地線方程式は次のようになる:
(18)
ニュートンモデルと一致させると、重力の摂動ポテンシャルをメトリックに関連付けることができる:
(19)
低密度ρ₀と低速度の媒体を考えると、エネルギー・物質テンソルは次のように簡略化される:
(20)

そのトレースはρ₀である。したがって、場の式の右辺は(21)となる。
定常状態の仮定のもとでは、次の式が得られる:
(22)

ポアソン方程式と一致させると、場の式の未知定数cが決定される:
(23)

cが絶対定数として扱われない場合、仮定d = 0に基づき、式(1)の発散ゼロ性は保証されなくなる。これは物理の保存則を提供する。しかし、cの定数性がGとcの別々の定数性を必要としないことを指摘しておく必要がある。なぜなら、我々は(23)を時間に依存しないメトリック(12)から導き出したからである。したがって、より緩い条件に移行できる:
(24)

...この考えは、著者が1988-89年に論文[12,13,14]で提案した。しかし、我々の知る限り、光の速度の長期的な変化という考えは、V.S.トロイストキーによってより早く導入された[11]。
6)ロバートソン・ウォーカーのメトリック。
...宇宙が等方的であり、リーマンメトリックで記述可能であると仮定すると、古典的なロバートソンメトリックが得られる:
(25)

宇宙が均一であると仮定すると、T = A(T)であり、空間的に均一な宇宙論的解は次の式から導かれる:
(26) S = c ( **T **- A(T)) = 0
このメトリックは式(1)に導入され、右辺はゼロである。すると次の2つの式のセットが得られる:
(27)

(28)

(27)と(28)から、次の結果を得る:
(29) k = -1(負の曲率)および R = x°
x°は「時系列のマーカー」である。ただ一つの解(k = -1)があることに注意する。もし通常の方法でx°をctと見なし、cを絶対定数とすると、よく知られた自明な解R = ctが得られる。このような方法で宇宙時間tをある程度任意に定義する。しかし、後ほど示すように、非標準的な方法で定義することもできる。