8
Een alternatieve theorie voor de spiraalstructuur.
Dit model biedt een nieuw inzicht in de spiraalstructuur, door deze toeschrijven aan de interactie tussen de melkweg en haar omgeving van ghost matter. De theorie van Françoise Combe is gebaseerd op de interactie tussen twee populaties: de materie van de melkweg en een koude, onzichtbare waterstofmassa, van onbepaalde oorsprong. Het is op te merken dat een model met twee populaties al in 1986 in mijn stripverhaal "Mille Milliards de Soleils", uitgegeven door Belin, was voorgesteld.
We hebben tests uitgevoerd via 2D simulaties. Zie: J.P.Petit en F.Landsheat: Matter ghost matter astrophysics. 6: Spiral structure. [
Op deze site: Geometrical Physics A, 9, 1998
.]
Het is niet nodig om de afbeeldingen te verdubbelen. Als het mogelijk is, zullen we de animatie, zeer suggestief, op de site integreren, die de vorming van een gestrekte melkweg toont. Er zijn twee regimes. Allereerst een dynamische wrijving met een sterke vertraging van de melkweg. De staaf vormt zich snel, evenals de spiraalvormige armen. De vertraging wordt dan onbeduidend. Het systeem blijft dan gedurende een groot aantal omwentelingen bestaan, met als bron het getijde-effect. Zie de volgende figuren in het genoemde artikel.
Natuurlijk moeten deze resultaten met voorzichtigheid worden beoordeeld, aangezien het alleen 2D-resultaten zijn. Maar onze rekenmiddelen laten ons geen 3D uitvoeren. Als een team zich vrijwillig zou melden om het over te nemen, zouden we bereid zijn om hen alle technische instructies te geven die nodig zijn.
In de "klassieke" simulaties is het probleem de overleving van de spiraalvormige armen. Het fenomeen komt overeen met energieverlies. De elementen van de melkweg, de "sterren", krijgen dus hoge snelheden, wat leidt tot het verdwijnen van de spiraalstructuur, die dus opnieuw moet worden opgebouwd door een nieuw aport van koud gas, bijvoorbeeld.
In ons model lijkt het ghost matter-omgeving te fungeren als een "potentiaalbarrière" en verhindert deze objecten om te ontsnappen. De melkweg behoudt dan haar spiraalvormige armen gedurende een groot aantal omwentelingen. Maar dit zou een bevestiging in 3D vereisen.
Zoals eerder aangehaald, hebben we twee nieuwe medewerkers die aan deze simulatievragen werken en we hopen veel van deze nieuwe werk (de sequentie die de vorming van de spiraalvormige armen in een melkweg toont dateert uit 1994...). De rekenkracht van de nieuwe apparatuur, beschikbaar voor gewone particulieren, maakt het mogelijk om "in de grote tuin te spelen" met een gewone micro. Je kunt zelfs voldoende "massapunten" beheren met dergelijke systemen dat je snel echte galaxieën kunt weergeven, dat wil zeggen met twee "populaties", sterk verschillend onder verschillende aspecten:
-
De "populatie I, of halo-populatie", bestaande uit oude sterren (en bolvormige sterrenhopen), waarvan de banen zich aanzienlijk van het equatoriale vlak verwijderen.
-
De "populatie II" of schijfpopulatie, die dynamisch de jonge sterren en variabele hoeveelheden gasgroepen omvat. Deze tweede groep van massa's ligt zeer dicht bij het equatoriale vlak van de melkweg. Het is in deze populatie dat de spiraalstructuur ontstaat als "dichtheidsgolf". Het is dan een zeer niet-lineair fenomeen, dat zelfs kan worden geassimileerd aan een "schokgolf".
Aan de andere kant beïnvloedt het spiraalstructuurfenomeen relatief weinig de populatie I, die toch 90% van de massa van de melkweg vertegenwoordigt. Het zou zeer interessant zijn om eindelijk dichter bij de astrofysische realiteit te komen door de melkweg niet met één populatie van massapunten weer te geven, maar met twee.
De radiatieve fase.
Hier gaan we terug naar de kosmologische aspecten van het model. Zoals eerder aangehaald, levert de oplossing met lineaire beginvoorwaarden (waarbij R en R* in de buurt van t = 0, evenredig met de tijd toenemen) problemen op. Zo'n uitbreiding zou veel te zacht zijn om de vastlegging van de primordiale nucleosynthese te waarborgen. Daarom moesten we verbanden leggen met vroegere werk uit 1988-1989, opgenomen op de site:
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
en met:
J.P.Petit : Twin Universe Cosmology : Astronomy and Space Science
226
: 273-307, 1995 en [
Zie op de site: Geometrical Physics A,
2
.]
Het idee is dan om aan te nemen dat de natuurconstanten afhankelijk zijn van de energiedichtheid. In vroegere werk werd aangetoond dat gecombineerde variaties van de natuurconstanten mogelijk zijn, waardoor alle natuurkundige vergelijkingen invariant blijven (de veldvergelijking, Schrödinger, Maxwell, etc...). We stellen voor dat zo'n model dan kan worden toegepast op de radiatieve fase, wanneer de energie-materie voornamelijk in vorm van straling voorkomt.
Wanneer we terugkeren naar het verleden, neemt de energiedichtheid toe. We komen uit op wetten wanneer
r
r >>
r
m (wanneer de energiedichtheid in vorm van straling groot is ten opzichte van de dichtheid in vorm van materie) :
G is de zwaartekrachtcostante, m de massa, h de Planckconstante, c de lichtsnelheid en e de elektrische lading. We nemen deze grootheden gelijk in de twee bladen (zonder een dergelijke keuze te rechtvaardigen).
Voordat we dit model gedetailleerder beschrijven, geven we de verantwoording. We zagen dat de opmerkelijke homogeniteit van het vroege universum, uitgedrukt in die van het stralingsachtergrond 2,7°K, moeilijk te verklaren was binnen een standaardcontext. Daarom moesten we een nieuw model aan de oude Big Bang theorie toevoegen: de inflatie. Voor Fransen is dit woord erg slecht vertaald. Het komt van het Engelse woord to inflate, wat "opblazen" betekent. We moeten dus, tegen een hoge prijs, aannemen dat het universum een fantastische uitbreiding heeft doorgemaakt in zijn "begin". Dan kan zijn homogeniteit worden verklaard. Het is echter belangrijk op te merken dat dit de enige observatieve verantwoording is van het model van Linde, van deze inflatie theorie. De prijs die betaald moet worden blijft relatief hoog.
Hier onderzoeken we of de natuurconstanten afhankelijk kunnen zijn van de energiedichtheid van de materie, boven een bepaalde drempel. Dat is niet erger dan de aannames die de inflatie theorie ondersteunen, in het algemeen. Maar de winst is dan dubbel:
-
We verklaren de homogeniteit van het vroege universum
-
We krijgen een herdefinitie van de tijdvariabele.
Voor de homogeniteit is het vrij eenvoudig. We zagen dat in het standaardmodel, met c constant, alles draait om het vergelijken van het horizon ct met de gemiddelde afstand tussen de deeltjes.
In deze nieuwe visie, verwijzingen [
Op deze site: Geometrical Physics A,
3
, 1998, figuur 17
] en [
Geometrical Physics A,
6
, 1998, figuur 10
,] behoudende deze tijdsvariabele t:
De homogeniteit van het kosmische medium is dus gegarandeerd op alle tijdstippen.
Deze verschijnsel komt door de lichtsnelheid c die toeneemt naarmate we verder terugkeren in de tijd.
Zie figuur 5 van de verwijzing [
Op deze site: Geometrical Physics A,
6
, 1998
].
Een opmerking terzijde:
Tijdens een hele reeks jaren zijn we geweest de "olibrius die zochten naar variaties in de natuurconstanten", een onderzoeksthema dat in Frankrijk, vooral in de cénacles van het CNRS, absoluut niet serieus werd genomen. Veel mensen vonden het idee volledig absurde "aangezien waarnemingen aantoonden dat deze constanten niet konden variëren op een merkbare manier gedurende miljarden jaren".
Men begrijpt deze houding, want het is waar dat geen enkele proef of waarneming kan aantonen dat een willekeurige natuurconstante verandert. We zijn het daar mee eens. Maar in feite is de vraag verkeerd gesteld. In de werken die we sinds 1988 hebben ontwikkeld, ging het altijd over
gezamenlijke variaties
van de natuurconstanten, variaties die in het bijzonder invariant lieten... de vergelijkingen van de natuurkunde. Maar elke proef steunt op dergelijke vergelijkingen. Als de vergelijkingen invariant zijn, kan het "fenomeen" niet worden waargenomen, gewoon omdat de meetinstrumenten "parallel met het fenomeen dat je wilt waarnemen, veranderen".
Geef een beeld om dit te illustreren. Stel je voor dat je de lengte van een tafel van ijzer meet met een liniaal van ijzer. Je vindt een constante lengte. Betekent dit dat de tafel een constante lengte behoudt? Nee, niet per se. De omgevingstemperatuur in het laboratorium kan variëren, een fenomeen dat je niet kunt waarnemen door de uitzetting van je ijzeren tafel, gewoon omdat je meetinstrument, je ijzeren liniaal, zichzelf uitbreidt met het object dat het moet meten!
Als niets meetbaar is, zeg je, dan waar is dan de waarde? Zoals getoond in onze werken (inclusief het artikel dat we in augustus 1999 publiceerden in The International Journal of Physics D, genaamd "scale invariant cosmology" (cosmologie invariant onder schaalverandering), zijn de meetbare grootheden van twee soorten:
-
De roodverschuiving
-
De voorspelling van de homogeniteit van het vroege universum.
Kom nu tot de tijd. We hebben gezegd dat de keuze van coördinaten willekeurig is. Kan men zich een tijdmeting voorstellen die invariant is onder coördinatentransformaties?
We hebben het onder ogen. Het is het zonnestelsel dat perfect fysiek is. Of we het met nanoseconden of eeuwen meten, het aantal omwentelingen van de aarde om de zon, ten opzichte van het sterrenbeeld achtergrond, blijft hetzelfde: het is een
aantal
.
Uitgaande van dit feit gaan we dus een conceptuele klok bedenken bestaande uit twee massa's die om hun gemeenschappelijke zwaartepunt draaien.
We besluiten dat het aantal omwentelingen dat dit systeem heeft gedaan, ten opzichte van andere objecten die het omringen, de definitie van tijd is. Geen tijd zonder klok. Geen tijd zonder referentiefenomeen, hoe dan ook. Anders is het een abstracte tijd, een eenvoudige chronologische maat. Tijd
is
de klok. Klokken die sneller of langzamer lopen in de tijd, heeft geen zin.
Wanneer we terugkeren naar het verleden, met deze conceptuele klok, is de vraag die we stellen:
- Hoeveel omwentelingen heeft dit systeem in het verleden gedaan?
In ons model is het antwoord: een oneindig aantal omwentelingen.
Dus, als we deze teller van omwentelingen als klok nemen, wordt het verleden van het universum oneindig. De oorspronkelijke singulariteit verdwijnt. Op de manier merken we op dat dit aantal omwentelingen gelijk is aan
n = Log t
dat wil zeggen precies deze
conforme tijd
die Lévy-Leblond zo waardeert.
Andere opmerking, in dit model dat in zijn radiatieve fase "met variabele constanten" wordt, komt deze hoeveelheid ook overeen met de entropie per baryon. Het heelal wordt niet-entropisch. De tweede wet wordt opnieuw bekeken, zo te zeggen (het standaardmodel biedt een isentropische evolutie).
Deze visie van het heelal bespaart ons de vraag "wat bestond voor de Big Bang". Het bijwoord "voor" wordt steeds leger in betekenis naarmate we verder in het verleden gaan.
Het heelal is een verhaal dat zich "voor onze ogen" afspeelt. In zekere zin is het een open boek. Als je naar een uitgever gaat om een boek te publiceren, vraagt hij je niet hoe dik je manuscript is. Bij het tekenen van het contract kun je hem een slechte streep spelen door een document te presenteren waarvan de bladzijden een variabele dikte hebben. Als je het boek opent op een bladzijde die "heden" heet en het terugbladert, zou hij met ongenoegen ontdekken dat je met steeds dunner bladzijden werkt, waardoor je een boek presenteert met een oneindig aantal bladzijden en dat hij nooit de kans krijgt om je voorwoord te lezen om te weten wat je in dit werk wilde zeggen.
Je kunt ook steeds kleinere letters gebruiken, enzovoort...
Een voorzichtige uitgever, die zich dit ongemak wil besparen, zal dus vragen aan de auteur:
- Hoeveel tekens bevat uw werk?
In het geval van dit werk "universum", zou het antwoord, tenminste met betrekking tot het verleden, zijn: oneindig.
Terugkerend in het verleden tellen we gewoon een oneindig aantal microfysische gebeurtenissen.
Dit is dus
onze
antwoord op de vraag "over de oorsprong". Het verschilt sterk van de antwoorden die sommigen tegenwoordig bedenken. Zie hierover de uitspraak van onze jonge academici
Thibaud-Damour
in de revue Science et Vie, in de "Galerie van Portretten", over zijn theorie van de "pre-Big-Bang", gebaseerd op een theorie die in dertig jaar nooit iets heeft kunnen leveren, zowel op het gebied van waarnemingen als op het gebied van experiment, de zogenaamde TOE, de "theorie van alles", alias de "superstringtheorie".
Vorige pagina
Volgende pagina
Terug naar de inhoudsopgave van deze dossier "Geluidscosmologie"
Terug naar de inhoudsopgave Wetenschap