쌍둥이 우주 대 물질, 어두운 물질, 어두운 에너지 및 우주 상수
- 복사 시대..
이 아이디어는 물리학의 '상수'들이 물질 시대 동안 절대 상수처럼 행동하지만, 복사 시대에는 근본적으로 달라진다는 것입니다. 이는 매우 인위적으로 보일 수 있지만, 최근 여러 저자들(예: Magueijo, 1999)이 지적한 바와 같이, 이 아이디어는 초기 우주의 균일성 문제를 해결할 수 있습니다. 하지만 저자는 1980년대 후반에 이 아이디어를 13년 전에 발견했으며([44],[45], [46]) 이후 개발했습니다([4] 및 [47]). 먼저, 시간 표지자 t의 선택은 임의적입니다. 이는 단지 "우리가 사건이 발생했다고 생각하는 방식"일 뿐입니다. 우주론에서는 절대 시간이 의미가 없습니다. 관측자가 우주에 없으면, 이벤트의 연속을 자신의 시간 흐름과 비교하지 않는 한, 어떤 현상도 "실제로 존재"하지 않습니다. 현재 모든 것이 관측자의 시간, 즉 그가 살아가는 방식과 비교됩니다. 하지만 과거와 미래는 그가 상상하는 방식에 따라 달라집니다. 왜냐하면 그는 과거나 미래로 여행할 수 없기 때문입니다. 과거와 미래는 우리가 형성하는 이미지일 뿐입니다. 이러한 이미지가 특정 지역적 현상, 즉 "관찰" 또는 "측정"과 일치할 경우, 그 이미지가 올바르다고 말할 수 있습니다. "물리학의 상수"를 고려해 봅시다. 이들은 상대적으로 최근에 발견되었습니다. 빛의 속도 c, 중력 상수 G, 플랑크 상수 h, 입자의 질량, 전기 전하 e, 진공의 유전율 ε₀, 그리고 몇 가지 다른 것들이 있습니다. 실험실에서의 측정은 유의미한 변화를 보이지 않습니다. 사람들은 이러한 상수들이 다양한 우주 현상에 미치는 영향을 장기간 연구해 보려고 했습니다. 하지만 이들은 각각 독립적으로 변화시켰습니다. 이러한 조건 하에서, 단일 상수의 약간의 변화가 관측 데이터와 모순을 일으킬 수 있음을 보일 수 있습니다. 그렇다면 동시에 변화하는 경우는 어떻게 될까요? 놀랍게도, 우리는 실험실에서 감지할 수 없는 모든 상수의 동시 변화를 상상할 수 있습니다. 왜냐하면 실험실의 도구는 물리학의 기본 방정식에 따라 만들어졌기 때문입니다. 만약 이 '게이지' 과정이 이러한 방정식을 불변으로 유지한다면, 어떤 상수의 변화도 감지할 수 없을 것입니다. 왜냐하면 도구와 그 도구가 측정해야 할 상수 모두가 평행하게 변화하기 때문입니다. 예를 들어, 철로 만든 테이블의 길이를 철로 만든 자로 측정한다고 생각해 보세요. 둘 다 실온에 있습니다. 테이블의 길이가 시간에 따라 일정하다고 나온다면, 이 길이가 변하지 않는다는 것을 단정할 수 없습니다. 왜냐하면 이 테이블과 자 모두가 실온의 변화를 겪고, 동일하게 팽창할 수 있기 때문입니다. 따라서 이러한 기본적인 '게이지' 과정을 찾겠습니다. 예를 들어, 아인슈타인 상수가 등장하는 장 방정식을 고려해 봅시다. 우리는 이 방정식의 발산이 0이라고 가정합니다. 이는 뉴턴 근사에서 물질과 에너지의 보존과 일치합니다. 만약 그렇지 않다면, 우리는 소스 항을 도입해야 합니다. 이 가설에 따르면, 아인슈타인 상수 c는 절대 상수여야 합니다. 이는 G와 c가 절대 상수여야 한다는 것을 의미합니까? 결코 그렇지는 않습니다. 단지 다음과 같은 것을 의미합니다:
1988년에 처음 제시된 바와 같이, 우리는 모든 형태의 에너지가 보존되지만, 질량, 전하 등은 보존되지 않는다고 가정합니다. 예를 들어, 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다:
물리학에서 모든 학생들은 차원 분석 기법을 알고 있습니다. 물리적 문제는 방정식 또는 방정식 집합에 의해 규제되며, 이로부터 특성 길이, 시간 및 수치가 상수와 실험 데이터를 기반으로 생성됩니다. 이제 우리는 방정식에 존재하는 모든 것이 변할 수 있다고 고려합니다. 이는 '상수'도 포함됩니다. 우리는 모든 것을 무차원 형태로 만듭니다. 예를 들어, 볼츠만 방정식을 고려해 봅시다:
우리는 특성 길이 척도 R과 특성 시간 척도 T를 도입합니다:
이 방정식은 다음과 같이 변합니다:
스카이어스 반경이 척도 인자 R과 같이 변함을 알 수 있습니다. 요약하자면, 다음과 같은 결과를 얻습니다:
제인스 반경 Lj가 R과 같이 변하고, 제인스 시간 tj가 T와 같이 변함을 알 수 있습니다. R과 T는 프리드만 모델과 유사한 관계로 연결되어 있습니다. 하지만 만약 더 자세히 살펴보고, 이 관계를 '게이지' 관계로 간주한다면, 케플러의 법칙도 불변임을 의미합니다:
즉, 압력을(에너지 밀도로) 도입함으로써, 이러한 매개변수의 게이지 변화를 얻고, 이후 에너지가 보존됨을 확인할 수 있습니다(이 모델에서는 복사 시대 동안 모든 형태의 에너지가 보존됩니다). 우리는 빛의 속도 c가 복사가 지배할 때 에너지 밀도에 따라 어떻게 변하는지를 결정했습니다.
이제 슈뢰딩거 방정식을 고려해 봅시다:
무차원 잠재력을 도입하고 이 방정식을 변환합니다:
결과적으로, 이 게이지 과정은 에너지를 변화시키지 않습니다. 플랑크 상수 h는 미른([48])이 처음 제안한 바와 같이 시간 T와 함께 증가합니다. 특성 길이:
는 공간 척도 인자 R과 같이 변하고, 플랑크 시간 tp는 시간 척도 인자 T와 같이 변합니다. 이 설명의 관점에서, 복사 시대의 진화는 게이지 과정으로 간주됩니다. 이는 '플랑크 장벽'을 문제로 삼습니다. '전량자 시대'는 실제 의미가 있는가? 이제 마무리로, 마이클 방정식을 다루어야 합니다.
이와 같은 '일반화된 차원 분석'을 계속 수행합니다. 우리는 다음과 같은 결과를 얻습니다:
원자의 구조가 진화 과정 동안 유지되도록 하기 위해, 미세 구조 상수가 절대 상수라고 가정합니다. 이는 완전한 해를 제공합니다:
우리는 쉽게 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다:
우리가 볼 수 있듯이, 복사 시대 동안, 우주 진화가 게이지 과정으로 식별된다면, 모든 특성 길이가 R(위에서 보어 반경)과 같이 변하고, 모든 특성 시간이 T와 같이 변하며, 모든 에너지는 일정합니다.
모든 상수, 공간 및 시간 척도는 이 게이지 과정에 참여하며, 이 과정은 그 중 하나를 선택하여 설명할 수 있습니다. 우리는 T를 우리의 시간 표지자 t로 삼을 수 있습니다.
그 다음, 복사 시대 동안 상수가 복사 압력 pr에 따라 어떻게 변하는지를 살펴보겠습니다.
상수의 값이 복사 압력에 따라 변한다고 가정하고, 정의해야 할 임계 값 pcr를 도입하면 다음과 같이 쓸 수 있습니다:
Go, mo, ho, co, ε₀는 현재의 값입니다. 우리는 이 임계 조건이 선택된 시간 표지자 t = tcr의 값에서 달성된다고 가정합니다.
이는 그림 16과 일치합니다.
그림. 16 : 복사 시대 동안의 상수 변화.
t >> tcr 는 물질 시대에 해당합니다
- 우주의 균일성.
모든 모델은 관측적 확인이 필요합니다. 그림 17 왼쪽은 초기 우주의 균일성의 고전적 역설입니다. "고전적 설명" : "팽창 이론"으로, 무거운 가정을 필요로 합니다. 오늘날, 일부 사람들은 변화하는 상수 모델을 고려하기 시작하고 있으며, 이는 빛의 속도 c의 장기적인 변화를 포함합니다. 이 모델은 "VLS"라고 불리며, "변화하는 빛의 속도"입니다. 사실, 저는 1988년에 이 아이디어를 개발했습니다([44]). 제안된 c의 시간 변화는 이전 섹션과 함께, 시야가 R(t)와 같이 변하게 하여, 모든 시간에 균일성을 보장합니다.
그림. 17 : **표준 모델과 현재 모델에 따른 시야. **
- **"전에"라는 부사어가 실패할 때. **
위에서 언급했듯이, 시간 표지자는 임의의 선택입니다. 내재적인 의미는 없습니다. 표준 모델에서, 우주의 먼 과거를 고려할 때, 온도는 증가하고 요소의 속도는 c에 가까워집니다. 모든 입자는 상대론적 상태가 되며, 이로 인해 질문이 생깁니다: "어떤 재료로 시계를 만들 수 있습니까?" 시계를 볼 때, 우리는 무엇을 보고 있습니까? 바늘의 회전입니다. 한 번의 회전은 분, 또는 시간을 나타냅니다. 지구가 태양을 한 바퀴 도는 것은 한 해를 나타냅니다. 어떤 이름을 붙이든, 360도 회전은 물리적으로 실제 의미를 가집니다. 이는 부정할 수 없는 사건입니다. 마찬가지로, 두 개의 질량 m이 공통 중력 중심을 공전하는 참조 체계를 고려할 수 있습니다. 우리는 이를 우리의 "기본 시계"라고 부를 수 있습니다. 열역학적 평형 상태의 기체에서는 가용 에너지가 이동 에너지, 회전 에너지, 진동 에너지로 분배됩니다. 시스템의 에너지가 자유 입자들이 방황하는 에너지와 유사할 경우, 두 입자가 공통 중력 중심을 공전하는 것은 가능합니다. 변화하는 상수 시스템에서는 이 가능성이 있습니다. 따라서, 시간 표지자 t를 사용하여 회전 횟수를 세울 수 있습니다. 이 시간 표지자는 실제 의미가 없으며, 단지 시간적 표지자일 뿐입니다.
그림.18 : 기본 시계.
이 의미는 무엇입니까? 이 우주에 대한 설명에 따르면, 과거에 무한한 수의 "기본 사건"이 발생했습니다. 이 시계가 시간을 측정하는 데 사용된다면, 과거는 무한하며, 시간 표지자 t는 단지 환상일 뿐입니다. 예를 들어, 출판사에 가서 "두 인치 두께의 책을 출판하고 싶어요"라고 말한다고 상상해 보세요. 이는 페이지의 너비에 달려 있습니다. 페이지의 너비가 0에 가까워지도록 하여 "첫 페이지"를 읽으려고 하면 출판사를 속일 수 있습니다. 책의 전체 너비가 유한해 보여도, 이는 무한한 이야기를 담고 있습니다. 출판사가 당신에게 해야 할 올바른 질문은 "당신의 책에 몇 가지 유형이 있는지, 몇 개의 문장, 단어, 글자가 있는지"입니다. 당신의 책의 한 글자는 "기본 사건"과 비교할 수 있습니다. 당신의 책, "우주의 역사"가 과거로 확장되면서 무한한 수의 "기본 사건"을 보여주기 때문에, 이 책은 시작점이 없으며, 당신은 저자의 서문을 결코 읽을 수 없습니다. 또한, 참고문헌 [4]에서 보여주듯이, 우리의 기본 시계의 회전 횟수는 바리온당 엔트로피와 일치합니다. 로그 t는 또한 "동형 시간"으로 불립니다. 실제로, 이 시간을 새로운 시간 표지자로 선택하면, 메트릭은 동형적으로 평평해집니다:
이전 섹션에서, 플랑크 시간이 시간 표지자 t와 같이 변함을 찾았습니다. 이는 "초기 특이점(t = 0)"으로 거슬러 올라가면 플랑크 시간이 줄어든다는 것을 의미합니다. 이는 무엇을 의미합니까? 저는 답을 모릅니다. 어쨌든, 이 모델은 모든 문제를 해결하지 못합니다. 우리는 강한 및 약한 상호작용을 다루지 않았습니다. 이는 우리가 "시간"이라고 부르는 것에 대한 다른 시각일 뿐입니다.
- 공동 중력 불안정성.
3절에서, 우리는 반발력을 가진 쌍둥이 물질 환경에 의해 제한된 은하 모델을 제시했습니다. 이 연구는 반실험적이었습니다. 현재 절에서는 구대칭 정확한 해를 제시합니다. 장 방정식을 기반으로 시작하면, 이들이 발산이 없다고 가정합니다.
이러한 방정식에서, 오일러 방정식을 도출할 수 있습니다. 이 방법은 아인슈타인 방정식에 적용된 방법과 완전히 유사합니다.
포아송 방정식과 결합하면:
전통적인 펄트루베이션 방법은 제인스 유형의 두 개의 결합된 방정식을 제공합니다. Lj와 Lj는 특성 제인스 길이입니다.
초기 조건이 있는 정상 상태의 구대칭 해:
그림 19에 표시된 수치적 해.
그림. 19 **: 공동 중력 불안정성. **물질 덩어리가 반발력을 가진 쌍둥이 물질 환경에 둘러싸인 형성.
**참고 (2007년 5월 23일): **
곡선의 일반적인 형태는 초기 조건에 따라 달라집니다. 선택된 조건은 임의적이며, 두 개의 접점에서 동일한 질량 밀도와 동일한 열 속도를 나타냅니다. 그러나 우리는 흥미로운 특성을 찾습니다. 그림 19-2에서 중력장의 방향을 그릴 수 있습니다:
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** 그림 19-2: "어두운 물질 헬라" 효과 **
중력장은 중력 렌즈 효과를 유도한다. 이 렌즈 효과는 그 중력장의 원천이 무엇이든 간에 중력장의 측정값이다. 우리의 이론에서는 보통 물질, 즉 우리의 "접"에 있는 물질이 자체의 기여를 한다. "쌍물질"도 그 기여를 한다(이것은 음의 질량 물질과 같이 작용한다).
관측된 강한 렌즈 효과가 어떤 신비한 "암흑물질"에 의해 발생한다고 가정한다면, 중력장과 가시물질의 분포로부터 이 암흑물질의 분포를 계산할 수 있다(이 암흑물질이 존재한다면). 그림 19bis에서 우리는 중력장의 방향이 반전되는 것을 관찰할 수 있으며, 이는 지역적 중력 렌즈 효과의 변화와 함께 일어난다. 물질과 암흑물질 모델에 따라 이에 해당하는 렌즈 효과를 주는 암흑물질의 분포를 계산할 수 있다. 그림 19bis 상단의 그림을 고려하면, 이 클러스터가 "암흑물질의 공극 구조"로 둘러싸여 있음을 추론할 수 있다. 하단의 그림은 이러한 결론을 암시한다.
우리가 알고 있듯이, 허블 우주 망원경은 최근 "암흑물질의 헬레"를 발견했다. 다음 그림을 참조하라.
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** 그림 19 ter : 2007년 허블 우주 망원경이 발견한 "암흑물질의 헬레", "계산에 의해 추론된 것". **
놀랍게도 이 헬레는 가시적인 은하 클러스터 중심에 위치한다. 우리는 이것이 평면 구조가 아니라 구대칭 구조라고 생각한다. 우리는 곧 유사한 구조가 발견될 것이라고 예측한다. 모든 경우에, "헬레"는 클러스터 중심에 위치할 것이며, 천체물리학자들은 이것이 헬레가 아니라 "어떤 종류의 공극 구조"라고 인정하게 될 것이다.
헬레 구조는 오래된 충돌( "연기 링처럼 보인다" )의 결과로 볼 수 있다.
내 예측이 확인되었다고 가정하자. 만약 천체물리학자들이 이 관측이 구대칭 구조와 일치한다고 인정해야 한다면, 이 공극 구조의 암흑물질 층을 어떻게 모델화할 것인가?
이것이 확인된다면, 물질과 암흑물질 모델과 쌍우주 모델 사이에서 선택을 할 수 있는 요소가 제공될 수 있다.
- 구형 은하의 격리
7절, 그림 11에서, 균일한 음에너지 물질의 구멍에 의해 생성된 장은 동등한 구에 의해 생성된 장과 동등하다고 말했다. 이는 양에너지 물질로 채워지고 공허로 둘러싸인 구와 같다. 이제 이 것을 정당화해야 한다. 고전 이론에서 포아송 방정식과의 연결이 어떻게 이루어지는지 다시 상기시켜보자(예를 들어[52] 참조).
이것은 (a)를 제공한다:
(b)를 쓴다. (d)와 (c)를 사용하면 (b)는 포아송 방정식으로 식별된다. 그러나 즉시 주의 깊게 보아야 할 것은 주어진 펄트루베이드 메트릭은 정상 상태 조건에 해당한다는 점이다. 이는 제로 차수 해(로렌츠 메트릭)가 중력력이나 압력이 작용하지 않는 빈 우주에 해당해야 한다는 것을 의미한다.
그러면 장과 포아송 방정식 사이에 연결이 존재한다. 그러나 우주가 비어 있지 않고 균일하다고 가정한다면, 이 방법은 더 이상 성립하지 않는다. 왜냐하면 정상 상태 메트릭에 의존할 수 없기 때문이다. 어떤 영향이 있는가? 균일한 우주에서 일정한 밀도의 물질로 채워진 우주에서는 중력 포텐셜을 정의할 수 없다. 포아송 방정식(e)을 구좌표계에서 보면, r이 일정하다고 가정하면 구형 해(f)와 그에 따른 중력장(g)을 얻는다. 좌표계의 임의의 중심을 향해 무한히 커지는 중력력이 존재하는 것을 발견하는 것은 놀라운가? 설명: 이 가상해는 올바르지 않다. 정상 상태의 균일 우주에서는 포아송 방정식이 존재하지 않기 때문이다. 장은 어디서나 0이며, 이는 더 물리적인 결과이다.
그림. 20 : 일정 밀도의 쌍물질 분포 내의 구형 구멍과 관련된 중력 포텐셜.
그림 (b)는 일정한 양의 밀도 물질로 채워진 구 주변과 내부의 중력장을 보여준다(예: 지구). (c)는 이에 해당하는 중력 포텐셜이다. (b)의 화살표를 뒤집으면 음의 질량으로 채워진 구에 해당하는 장을 얻는다. 이 것을 (a)에 더하면 음의 질량으로 채워진 균일하고 무한한 영역을 얻을 수 있으며, 이 영역의 장은 0이다. 따라서 (a)는 구형 공극 내부의 장을 나타내며, 이 장은 0이 아니다. 이는 격리 효과를 유도하며, 장의 강도는 내부 경계에서 최대가 된다. 이는 나선 은하가 팔을 유지하는 이유와 디스크의 가스 밀도가 가장자리에서 얼마나 급격하게 감소하는지를 설명한다.
****논문 요약
