двойной мир против темной материи, темной материи, темной энергии и космологической постоянной
- Гравитационное линзирование, вызванное материей с отрицательной массой.
...В классической общей теории относительности (стационарная) геометрия пространства-времени, внутри и вокруг сферы, заполненной веществом с постоянной плотностью и окружённой пустотой, описывается двумя связанными метриками. Первая — это "внутренняя метрика Шварцшильда":
с условием:
а вторая — это "внешняя метрика Шварцшильда":
...Классическое гравитационное линзирование рассчитывается с использованием второй, где m, простая постоянная интегрирования, выбирается положительной. Тогда плоская траектория массивной частицы задаётся как
где φ — полярный угол, а u — обратная величина радиального расстояния r относительно геометрического центра системы. Фотоны подчиняются:
где c — скорость света, h и l — параметры траектории. Это даёт классическую схему рисунка 10-а, где центральная масса уменьшена до простой массовой точки. Теперь посмотрите на (16) и (18). Мы можем изменить знак плотности массы и R s на - R s. Тогда мы получаем: (16bis)
...Эти решения могут быть связаны и описать геометрию внутри и вне сферы, заполненной отрицательной массой. Первое решение является решением уравнения поля
Второе следует из S = 0. Как было введено в 1995 году в ссылке [3], мы получаем отрицательный эффект линзирования. См. рисунок 10-b
**Рис. 10-а : Положительный гравитационный эффект линзирования Рис.10-б : Отрицательный гравитационный эффект линзирования **
...Обратите внимание, что мы теперь можем использовать внутреннее решение, так как фотоны могут проходить через кластер отрицательной массы, согласно нашей гипотезе (как нейтрино проходят через Солнце. Но у нас нет телескопов, использующих нейтрино). Теперь рассмотрим влияние на наблюдения. Первое — это уменьшение яркости галактик с большим красным смещением, вызванное отрицательным гравитационным линзированием, вызванным кластерами двойной материи. В действительности, мы находим много слабых галактик на большом расстоянии. Классическая интерпретация состоит в том, что маленькие галактики образуются первыми, а затем сливаются, образуя более тяжелые объекты. Отрицательная линза предоставляет альтернативное объяснение. Теперь покажем, что отрицательная линза, вызванная окружающей двойной материей, может объяснить наблюдаемые сильные линзированные эффекты вокруг галактик и скоплений галактик. Во-первых, обратите внимание, что любое однородное распределение материи, независимо от положительной или отрицательной плотности, не вызывает гравитационного линзирования. Только неоднородные распределения это делают. Представим схематически галактику, вложенную в определённый тип дыры в однородном распределении двойной материи. См. рисунок 11-а.
Рис. 11 : Комбинация положительных (вызванных ограниченным объектом) и отрицательных (вызванных окружающей двойной материей) эффектов линзирования. Усиление общего эффекта.
...Мы схематически представили усиление гравитационного эффекта, вызванного двойной материей, окружающей сферическую массу M (сферическую галактику или сферическое скопление галактик). Как показано в разделе 18, гравитационное поле, вызванное сферической дырой в распределении отрицательной массы с постоянной плотностью, эквивалентно полю, вызванному сферической массе с постоянной плотностью, заполненной положительной массой (рисунок 11-б). На рисунке 11-в мы схематически представили вклад положительной массы M в гравитационное линзирование. Основной эффект (рисунок 11-в) вызван дырой, которая фокусирует световые лучи. На рисунке 11-а мы находим оба эффекта, объединённых. В заключение, наблюдение сильных гравитационных линзированных эффектов вблизи галактик или скоплений галактик не является окончательным доказательством наличия невидимой темной материи с положительной массой. Существует альтернативная интерпретация: объект может быть окружён отрицательной материей, которая фокусирует световые лучи.
- Экзотическая материя или экзотическая геометрия?
...Как уже говорилось выше, физикам трудно принять идею существования отрицательной массы в нашем мире. Кроме того, классическая стандартная модель не даёт всех ответов. Например, никто не знает, куда исчезла первоначальная антиматерия, так что половина Вселенной отсутствует. Вопрос стал настолько неприятным, что сегодня учёные просто выбирают его игнорировать. В 1967 году А. Сахаров предложил, что во время так называемого Большого взрыва "предполагаемого" мог быть создан "двойной мир", где стрелка времени могла бы быть обратной ([33],[34],[35] и [36]). Идея пары взаимодействующих миров, взаимодействующих только гравитационной силой, изучается, см. недавнюю статью Нимы-Аркани Ахмеда (Отдел физики Университета Беркли), Саваса Домопулоса (Отдел физики Университета Стэнфорда) и Джорджа Двалли (Отдел физики Университета Нью-Йорка), ссылка [43] и ссылки [37] до [42]. ...Предположим, что Вселенная — это двойная накладка многообразия M4.
Рис.12 : Двойная накладка многообразия.
...Мы получаем точечное соответствие, связывающее два "сопряжённых точки" M и M, которые могут быть описаны одним и тем же системой координат
Мы можем приписать этой двойной накладке, не просто связной, структуру метрики (похожую на двойной пучок многообразия M4). Мы можем приписать многообразию любое количество различных метрик. Каждая определяет метрическое пространство. Основное многообразие даёт точечное соответствие, связывающее все точки этих метрических пространств. Мы получаем два связанных метрических пространства F и F.
Здесь мы берем две римановские метрики с той же гиперболической сигнатурой (+ - - - ). Мы называем эти метрики g и g . Из этих двух метрик мы можем построить системы геодезических, но так как F и F разъединены, две семьи геодезических также разъединены. В заключение, если эти метрики дают нулевые геодезические, и если предположить, что свет распространяется по ним в обоих слоях, любая структура одного слоя будет геометрически невидимой для другого. В классической общей теории относительности рассматривается один слой, связанный с уравнением поля (уравнение Эйнштейна)
Тогда, нестационарные решения, соответствующие однородным и изотропным условиям, дают модели Фридмана. Стационарные решения, при сферической симметрии, дают внутреннее решение Шварцшильда (16), из уравнения
где T — это постоянное тензорное поле внутри сферы радиусом ro.
Внешнее решение Шварцшильда (18) получается из S = 0 с сферической симметрией. Выбор уравнения поля — это априорный выбор. Если решения метрики асимптотически плоские, лоренцевы, это гарантирует справедливость специальной теории относительности в вакууме. Если сделать разложение в ряд вокруг лоренцевой метрики, при стационарных условиях, уравнение поля может быть идентифицировано с уравнением Пуассона
Кроме того, новаторское приближение предоставляет закон Ньютона взаимодействия. Модели Фридмана, соответствующие решениям уравнения поля, дают красное смещение, которое наблюдается. Локально, отклонение световых лучей вблизи Солнца, а также прецессия перигелия Меркурия также наблюдаются. Но недавно некоторые расхождения между моделями Фридмана и измерениями постоянной Хаббла привели астрономов к введению ненулевой космологической постоянной, соответствующей загадочной "отталкивающей силе вакуума". ...Вернёмся теперь к структуре с двумя слоями. Введём два тензорных поля T и T, которые, как предполагается, описывают содержимое слоёв F и F. Из метрик g и g мы можем определить геометрические тензоры S и S. Мы можем связать четыре тензора S, S, T, T в систему двух связанных уравнений поля, вдохновлённых уравнением Эйнштейна
- Первое геометрическое объяснение явления темной материи.
Рассмотрим следующие связанные уравнения поля:
...Они в основном одинаковы, так что g совпадает с g : изображение геодезической слоя F становится геодезической слоя F. Мы получаем два "параллельных" мира, которые взаимодействуют только через гравитационную силу. Темная материя может состоять из атомов, нейтронов, протонов, фотонов, идентичных нашим, за исключением того, что мы не можем наблюдать двойную материю с геометрической точки зрения. Если мы изучаем новаторское приближение, мы получаем следующее уравнение Пуассона:
...В этой модели:
- материя притягивает материю
- двойная материя притягивает двойную материя
- материя и двойная материя притягиваются друг к другу.
...Но это не решает все наблюдательные данные: даже если некоторая геометрически невидимая темная материя находится в соседней части нашей Вселенной, рядом с кластером Абелла 1942, это не объясняет, почему это притягивающее поле не захватывает наши собственные галактики и газ, находящиеся в нашей складке Вселенной. Это мы имеем дело со следующей системой уравнений (ссылка [3] и [4]) :
10)** Вторая геометрическая интерпретация явления темной материи. **
...Рассмотрим следующую систему связанных полевых уравнений :
Обратите внимание, что это вовсе не подразумевает g = - g . Ньютоновское приближение поддерживает предположения раздела 3. Мы получаем следующее уравнение Пуассона :
...Мы предпочитаем считать, что двойная Вселенная, двойная складка, заполнена веществом с внутренней положительной массой, и что минус в полевом уравнении придает ему вид отрицательной массы для наблюдателя, находящегося в нашей складке. Тогда мы можем назвать его "кажущейся массой". Симметрия системы (29) плюс (30) делает определение положительной и отрицательной энергии чисто произвольным. Что касается классической локальной проверки RG? В этой новой модели:
- вещество притягивает вещество, по закону Ньютона.
- двойное вещество притягивает двойное вещество по закону Ньютона. - вещество и двойное вещество отталкиваются друг от друга по "анти-закону Ньютона".
...Солнечная система - это очень плотная часть Вселенной. В соседней части двойной складки двойное вещество выталкивается. Тогда система очень близка к:
...Первое уравнение совпадает с уравнением Эйнштейна, поэтому все классические проверки подходят. . Что касается гравитонов? Какой путь они следуют? Ответ состоит из двух аргументов:
-
Полевые уравнения дают макроскопическое описание Вселенной, игнорирующее существование частиц и дающее только геодезические системы.
-
Кстати: что такое гравитон?
Обратите внимание, что недавно [49], аномальное дальнодействующее (отрицательное) ускорение было обнаружено для космических аппаратов Пионер 10 и Пионер 11, на большом расстоянии от Солнца (40-60 а.е.). Обнаружено и описано необъяснимое ускорение, направленное к Солнцу, (8,09 ± 0,20) x 10-8 см/с2 для Пионера 10 и (8,56 ± 0,15) x 10-8 см/с2 для Пионера 11, как необъяснимая вязкая сила. Аналогично, необъяснимое ускорение к Солнцу было найдено для зонда Улисс (12 ± 3) x 10-8 см/с2. См. полное обсуждение в этой интересной статье. Авторы говорят: Парадигма очевидна: это темная материя или изменение гравитации . Как указано, если для объяснения требуется темная материя, это соответствовало бы общему количеству темной материи > 3 x 10-4 солнечной массы, что противоречит точности эфемерид. Модель 3D нейтрино также не решила проблему [50]. Другие пытаются изменить закон Ньютона, добавив силу Юкавы [51]. Но это аномальное ускорение слишком велико, чтобы остаться незамеченным в орбитах планет, особенно для Земли и Марса. Тогда они фокусируются на данных с зондов Викинг и делают вывод: Но большая ошибка приведет к несоответствию с общей планетной эфемеридой. Если аномальное радиальное ускорение, действующее на вращающиеся космические аппараты, имеет гравитационную природу, оно не является универсальным. То есть, оно должно влиять на тела в диапазоне 1000 кг сильнее, чем на тела планетного размера, по крайней мере в 100 раз ( ), что было бы странным нарушением принципа эквивалентности. Альтернативная интерпретация этого все еще загадочного явления может быть действием слабого отталкивающего распределения двойной материи между звездами внутри галактик, которое образует, как и спиральные структуры, слабый потенциальный барьер. Нужно исследовать.
11)** Вопрос о притягательной силе вакуума. Альтернативный ответ. **
...Когда мы смотрим на уравнение (29), мы видим, что T действует как «космологическая постоянная». Она представляет «отталкивающую силу двойной Вселенной», которая может играть роль в нестационарных связанных решениях. Предположение о однородности и изотропности дает римановскому метрическому тензору хорошо известную форму Робертсона-Уокера, как показано ниже :
...Радиальные расстояния между сопряженными точками (одинаковые u, безразмерное «радиальное расстояние», относительно произвольной точки) не автоматически равны :
r = R u .......................r = R u
Выбор координат остается свободным, в каждой складке, где мы можем определить разное космическое время :
. t ...и ... t
R = cT R R = c T R
...Мы приводим полевые уравнения к безразмерной форме, используя :
Следуя этим тензорам, написанным в безразмерной форме :
В конце мы получаем четыре уравнения второго порядка (вместо двух, в классическом подходе). :
...Нам нужны дополнительные гипотезы. Предположим, что две Вселенные имеют «параллельные жизни» в их радиационную эпоху, то есть :
что накладывает отрицательные кривизны (k = k = -1). После декоплирования мы пренебрегаем давлением (пудовые Вселенные) :
откуда мы немедленно получаем :
Вводя сохранение массы в обеих складках :
система становится :
...Обратите внимание, что R = R дает R" = R" = 0. С другой стороны, если две Вселенные были «полностью связаны», то есть R/R = постоянная, это особое решение соответствует моделям Фридмана с «параллельным развитием». Но мы считаем, что они связаны гравитационным полем, через (54-a) и (54-b), что показывает, что линейное расширение нестабильно. Если, например, R > R, то R" > 0 и R" < 0 . Систему можно численно решить. Типичное решение соответствует рисунку 13. Численные значения были выбраны, чтобы соответствовать начальному условию для численного моделирования VLS. Закон эволюции для радиационной эпохи будет обоснован в разделе 15.
Рис.13 : Эволюция параметров масштаба Вселенной и двойной Вселенной.
...Мы видим, что система двух Вселенных, взаимодействующих через гравитационную силу, нестабильна. Если одна Вселенная идет быстрее, подтолкнутая своей двойником, другая замедляется. Наблюдаемое ускорение нашей Вселенной тогда вызвано «отталкивающей силой своей двойной Вселенной». Истории двух различны. Наша холоднее и менее плотная. Двойная теплее и плотнее. Это обосновывает предположение раздела 2, определяющее VLS. ...Каким может быть развитие нашей двойной Вселенной? Как мы видели, она заполнена большими кластерами двойной материи, похожими на большие протозвезды, время охлаждения которых значительно больше возраста Вселенной. Синтез не происходит в двойной Вселенной. Мы думаем, что после первой нуклеосинтеза она остается заполненной водородом и гелием. Феномен жизни не существует в двойной Вселенной.
- Закон Ньютона и уравнение Пуассона.
В классической общей теории относительности закон Ньютона и уравнение Пуассона могут быть получены из уравнений Эйнштейна, рассматривая почти стационарное состояние и почти лоренцевское решение метрики. Здесь у нас есть две возмущенные метрики, написанные в безразмерных координатах h(время), z a (пространство)
Раскладывая два полевых уравнения в ряды и рассматривая почти однородную Вселенную, мы получаем
Вводим безразмерный гравитационный потенциал :
Определяем безразмерный оператор Лапласа :
мы получаем безразмерное уравнение Пуассона :
Классический метод идентификации дает закон Ньютона. В складке F :
В складке F :
Гравитационный потенциал действует по-разному на (m = +1) тестовой частице. Зависит от складки, к которой она принадлежит. В общем случае частица (m= +1), находящаяся в складке F, дает следующий вклад в (безразмерный) гравитационный потенциал.
Как мы можем видеть, система связанных полевых уравнений полностью определяет динамику системы, соответствующую ньютоновскому приближению, как это было введено как гипотеза в начале статьи. В модели скорости света c и c могут быть разными (и мы думаем, что они таковы). Используя размерные величины, введенные в разделе 11, мы можем вернуться к размерным законам, как следующее :
Закон Ньютона, выраженный в двух складках, становится :
Уравнение Пуассона может быть выражено одинаково в обеих складках
- Скалярные кривизны.
Какой геометрический смысл у системы (29) плюс (30)? Скалярные кривизны R и R противоположны. Мы можем дать дидактическое изображение этой новой геометрической структуры. Сначала вспомните, что структура соответствует двойному накрытию многообразия. Мы получаем две различные складки с связанными метриками g и g. Они не независимы, поскольку являются решением системы полевых уравнений. Они производят свои собственные системы геодезических, и изображение геодезической складки F в складке F не является геодезической этой двойной складки F. Свет следует нулевым геодезическим в обеих складках, но никакая нулевая геодезическая не связывает их, поэтому структура одной складки геометрически невидима для наблюдателя, находящегося в другой. Предположим теперь, что масса присутствует в складке F, а соседняя часть складки F пуста. Соответствующая система полевых уравнений будет :
Предположим, что это распределение массы соответствует сфере радиуса ro, заполненной постоянной плотностью материала и окружающей пустотой. Тогда геометрия в складке F, предполагается стационарной, соответствует двум связанным решениям Шварцшильда (внутреннему и внешнему). Они являются решениями уравнения (68). В складке F мы получаем сопряженную геометрию, с противоположной скалярной кривизной R = - R. За пределами сферы (и за пределами соответствующего соседнего пространства в складке F) R = R = 0. Внутри скалярные кривизны постоянны. Дидактическая модель соответствует острому «позикону», связанному с «острым негаконом», как показано на рисунке 15. В остром «позиконе» центральная часть представляет собой часть сферы.
Рис.14 : Масса присутствует в складке F. Индуцированная отрицательная кривизна в складке F
В «негаконе» ассоциированная область соответствует, в этом 2D дидактическом изображении, седлу. Ниже, плоскость, которая показывает, как наблюдатель, находящийся в складке F, воспринимает это. Он может наблюдать как массу M (серый диск), так и путь массы, движущейся в его складке, «притягиваемой этой массой», этот путь, в этом евклидовом представлении, соответствует проекции геодезической «острого позикона». Наблюдатель не может видеть путь частицы «двойной материи», движущейся в двойной складке F и отталкиваемой массой.
Теперь предположим, что масса находится в складке F, в двойном пространстве. Ситуация меняется. См. рисунок 15. В соответствии с этим 2D дидактическим изображением складка F имеет форму острого негакона, а складка F выглядит как острый позикон. Геометрия F, близкая к геометрическому центру системы, напоминает окрестность кластера двойной материи, расположенного в центре «ячейки» в VLS. Свет, путешествующий в нашей складке, может пересекать его, но рассеивается. Как упоминалось в разделе 3 и на рисунке 7, это означает, что диаметры кластеров не могут быть больше определенного значения, которое нужно вычислить, чтобы соответствовать доступным наблюдениям. Ниже: два плоских представления, показывающих евклидовы проекции (как может воспринимать явление наблюдатель, находящийся в складке F или в складке F).
Рис.15 : **Масса «двойной материи» присутствует в складке F, а складка F пуста.
Она вызывает отрицательную (индуцированную) кривизну в F. ** ---
****Сводка статьи
