双宇宙对抗暗物质、暗能量、真空能和宇宙常数
15)辐射时代。

其想法是所谓的物理常数在物质时代表现得像绝对常数,但在辐射时代则发生根本性变化。这可能看起来非常人为,但这个想法可能解决早期宇宙的均匀性问题,正如最近几位作者(如Magueijo,1999年)所指出的那样,但作者早在13年前,即80年代末就发现了这一想法([44],[45],[46]),随后进行了发展([4]和[47])。首先,要注意的是,时间标记t的选择仍然是任意的。它只是“我们认为事情发生的方式”。在宇宙学中,绝对时间没有意义。如果没有观察者在宇宙中观察它,比较事件序列与自己的时间流,任何现象都不会“真实存在”。目前,一切都与观察者的时间进行比较,即他所经历的方式。但过去和未来取决于他想象的方式,因为他不能穿越过去或未来。过去和未来只是我们塑造的图像。如果这些图像与特定的局部现象相符,我们称之为“观察”或“测量”,那么我们会说这些图像是正确的。考虑“物理常数”。它们是最近才被发现的。它们是光速c、引力常数G、普朗克常数h、粒子质量、电荷e、真空介电常数ε₀,以及其他一些。实验室中的测量没有显示出显著的变化。人们尝试研究这些常数在长时间内对各种宇宙现象的影响。但他们逐一独立地改变这些常数。在这样的条件下,可以证明一个单独常数的轻微变化会与观测数据产生矛盾。但联合变化又如何呢?令人惊讶的是,我们可以设想所有常数的联合变化,这种变化在实验室中无法被检测到,因为实验室的仪器是根据物理的基本方程构建的。如果这种规范过程保持这些方程不变,那么将无法检测到任何常数的变化,因为仪器和它们应测量的常数都会发生平行漂移。想象一下,你想用一把铁尺测量一张铁桌子的长度。两者都在室温下。如果发现桌子的长度在时间上是恒定的,你不能保证这个长度不会变化,因为桌子和你的尺子可能经历室温的变化并以相同的方式膨胀。因此,让我们寻找这样的基本规范过程。例如,考虑场方程中出现的爱因斯坦常数。我们假设该方程的散度为零,这在牛顿近似中对应于物质和能量的守恒。如果不是这样,我们必须引入一个源项。根据这一假设,爱因斯坦常数c必须是一个绝对常数。这是否意味着G和c也必须是绝对常数?绝对不是。它仅意味着:

如1988年首次引入的那样,我们假设所有形式的能量都是守恒的,但质量、电荷等不是。这会给出例如:

在物理学中,所有学生都知道一种称为量纲分析的技术。给定一个由方程或一组方程描述的物理问题,我们从常数和实验数据中产生特征长度、时间和复合数。现在,我们认为方程中出现的一切都可以变化,包括“常数”。我们将一切转换为无量纲形式。例如,考虑玻尔兹曼方程:

我们引入一个特征长度尺度R和一个特征时间尺度T:

方程变为:

我们看到施瓦茨希尔德长度像尺度因子R一样变化。总结一下,我们得到:

我们看到杰恩斯长度Lj像R一样变化,而杰恩斯时间tj像T一样变化。R和T通过一个类似于弗里德曼模型的关系联系在一起。但如果仔细观察并将其视为规范关系,这意味着开普勒定律也是不变的:

顺便提一下,引入压力(作为能量密度),我们得到这些参数的规范变化,并看到后续能量是守恒的(在这个模型中,所有形式的能量在辐射时代都是守恒的)。我们已经确定了光速c在辐射占主导时如何随能量密度变化。

现在,考虑薛定谔方程:

引入无量纲势能表达式并变换这个方程:

因此,能量在这一规范过程中保持不变。普朗克常数h随着T增加,如米尔恩(Milne)首次推测的那样[48]。特征长度:

像空间尺度因子R一样变化,而普朗克时间tp像时间尺度因子T一样变化。从这个描述的角度来看,辐射时代的发展被设想为一个规范过程。这使得“普朗克屏障”变得有问题。那么“前量子”时期是否有实际意义呢?现在,为了完成这项工作,我们必须处理麦克斯韦方程。

继续进行这种“广义量纲分析”。我们得到:

为了在演化过程中保持原子结构,我们假设精细结构常数是一个绝对常数,这给出了完整的解决方案:

我们很容易得到:

如我们所见,在辐射时代,如果宇宙演化被识别为一个规范过程,所有特征长度都像R(上面是玻尔半径)一样变化,所有特征时间都像T一样变化,所有能量都是恒定的。


所有常数、空间和时间尺度都参与这个规范过程,可以通过选择其中任何一个来描述。我们可以将T作为我们的时间标记t。

接下来,辐射时代常数随辐射压pr的变化:

如果我们假设常数的值取决于辐射压,引入一个临界值pcr(待定义),我们可以写成:

Go、mo、ho、co、ε₀对应当前的值。我们假设这些临界条件在所选时间标记t = tcr时达到。


这对应于图16。

图。16:辐射时代常数的变化。
t >> tcr 对应物质时代
16)宇宙的均匀性。
任何模型都需要观测确认。图17左边是早期宇宙均匀性的经典悖论。“经典解释”:需要大量假设的“膨胀理论”。如今,一些人开始考虑一个变量常数模型,包括c的长期变化。他们称之为“VLS”:“可变光速”。实际上,我在1988年[44]就发展了这个想法。随着c的时间变化,这与前一节一起,使视界像R(t)一样变化,从而确保了任何时刻的均匀性。

图。17:视界,根据标准模型和当前模型。
17)“之前”这个副词失效的时候。
如上所述,时间标记对应于一个任意选择。它没有内在意义。在标准模型中,如果我们考虑宇宙的遥远过去,温度上升,元素的速度趋向于c。所有粒子都变得相对论化,这就产生了一个问题:“如何用什么材料建造一个钟表?”当我们看一个钟表时,我们在看什么?指针的旋转。一圈对应于一分钟或一小时。地球绕太阳一圈对应于一年。无论我们怎么称呼它,这种360度的旋转有实际的物理意义。这是一个不可否认的事件。同样,我们可以考虑由两个质量m围绕它们的共同质心旋转的参考系统。我们可以称之为我们的“基本钟表”。在热平衡的气体中,可用能量分布在平动能量、转动能量和振动能量上。如果系统的能量与自由粒子的能量相当,那么粒子围绕它们的共同质心旋转是可能的。在变量常数系统中,这可能是可能的。那么,我们可以用时间标记t来计算圈数,而t没有实际意义:它只是一个时间标记。

图。18:基本钟表。
这意味着什么?根据这种对宇宙的描述,过去发生了无限多个“基本事件”。如果这个钟表对应于时间的测量,那么过去是无限的,时间标记t只是个虚构。让我们举个例子。假设你去拜访一个编辑并说:“我想出版一本两英寸厚的书。”这取决于页面的宽度。如果你使用页面宽度趋向于零的页面,试图阅读“前几页”,你可能会欺骗编辑。虽然书的总体宽度看起来是有限的,但它讲述的是一个无限的故事。编辑应该问你的问题是:“你的书中有多少类型,多少句子,多少单词,多少字母?”你书中的一个字母可以与“基本事件”相比较。正如你的书,称为“宇宙的故事”,向过去延伸,显示出无限多个“基本事件”,它没有起点,你永远无法读到作者的序言。此外,如参考文献[4]所示,我们基本钟表的圈数对应于每个重子的熵。Log t也被称为“共形时间”。实际上,如果将其选为新的时间标记,度规将变为共形平坦:

在前一节中,我们发现普朗克时间像时间标记t一样变化。这意味着当我们回溯到所谓的“初始奇点(t = 0)”时,普朗克时间会减少。这意味着什么?我没有答案。无论如何,这个模型并没有解决所有问题。我们没有处理强相互作用和弱相互作用。这只是对“时间”这一概念的一种不同看法。
17)联合引力不稳定。
在第3节中,我们介绍了一个由其排斥性双物质环境限制的星系模型。这项工作是半经验的。在本节中,我们提供一个具有球对称性的精确解。如果我们从耦合场方程出发,我们假设它们是无散度的

从这些方程中,可以推导出欧拉方程。方法与应用于爱因斯坦方程的方法完全相同。

与泊松方程耦合:

经典的扰动方法给出了两个类似杰恩斯的耦合方程,Lj和Lj是特征杰恩斯长度。

一个稳态球对称解,初始条件为:


在图19中,典型的数值解。

图。19 : 联合引力不稳定。形成一个被排斥性双物质环境包围的物质团块。
备注(2007年5月23日):
曲线的一般特征取决于初始条件。所选条件是任意的,对应于两个折叠中的相等质量密度和相等热速度。无论如何,我们发现了一个有趣的特征。在图19 bis中,我们可以绘制引力场的方向:
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** 图19 bis:** “暗物质晕”效应 **
引力场会引起引力透镜效应。这种效应是引力场的量度,无论该引力场的来源是什么。在我们的理论中,普通物质(我们所谓的“折叠”物质)会贡献它自身的引力场。“孪生物质”也会贡献它自身的引力场(它表现得像负质量物质)。
如果我们选择认为观测到的强透镜效应是由于某种神秘的“暗物质”,那么根据引力场和可见物质的分布,就可以计算出这种暗物质的分布(如果它存在的话)。在图19bis中,我们观察到引力场方向的反转,这伴随着局部引力透镜效应的相应变化。根据物质加暗物质的模型,我们可以计算出产生相应透镜效应的暗物质分布。根据图19bis顶部的图像,我们会推断出这个星系团被“一个暗物质的空心壳”包围。底部的图像则暗示了这一结论。
众所周知,哈勃空间望远镜最近发现了一个“暗物质晕”。请看下一张图。
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** 图19 ter:2007年哈勃空间望远镜发现的“暗物质晕”,如“计算所得”。 **
令人惊讶的是,这个晕围绕着可见的星系团。我们认为它并不对应于一个平面结构,而是球对称结构。我们预测不久之后会发现类似的结构。无论如何,这个“晕”将围绕着星系团,因此天体物理学家将不得不承认这不是一个晕,而是某种空心结构。
这个晕结构可以看作是很久以前一次相遇的结果(看起来像一个“烟圈”)。
假设我的预测被证实。如果天体物理学家不得不承认这些观测结果对应于球对称结构,他们将如何建模这个空心暗物质壳呢?
如果被证实,这将为在物质加暗物质模型和孪生宇宙模型之间做出选择提供依据。
18)球状星系的约束。
在第7节,图11中,我们说过,均匀负能物质中的一个洞所产生的场等同于由正能物质填充并被虚空包围的等效球体所产生的场。现在需要对此进行解释。让我们回顾一下经典理论中如何建立与泊松方程的联系(参见例如[52])。

这给出了(a):

写成(b)。结合(d)和(c),方程(b)就等同于泊松方程。但请注意,所给的扰动度规对应于稳态条件。这只有在零阶解(洛伦兹度规)对应于一个没有引力和压力的空宇宙时才有可能。

因此,场与泊松方程之间存在联系。但如果宇宙被假设为非空且均匀的,这种方法就不再适用,因为我们无法参考稳态度规。这会有什么影响呢?我们无法在均匀且密度恒定的宇宙中定义引力势。如果我们查看球坐标系中的泊松方程(e),并假设r为常数,我们会得到球对称解(f),对应的引力场为(g)。发现一个指向任意坐标中心并随着径向距离增加而趋于无限的非零引力场,这不令人惊讶吗?解释:这个伪解是不正确的,因为泊松方程在稳态均匀宇宙中并不存在。场在任何地方都是零,这更符合物理现实。

图. 20 :均匀密度的孪生物质分布中的球形空洞及其相关的引力势。
图(b)显示了由常数正密度物质填充的球体周围和内部的引力场(如地球)。在(c)中,是相关的引力势。如果我们反转(b)中的箭头,就得到由负质量填充的球体的场。如果将其与(a)相加,就得到一个充满负质量的均匀且无界的区域,其场为零,因此(a)表示球形空腔内的场,其场不为零。我们得到了一种约束效应,场的强度在内部边界处最大。这解释了为什么螺旋星系能保持其旋臂,以及为什么盘状气体密度在边缘处急剧下降。
****论文摘要
