孪生宇宙
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宇宙的大尺度结构。
...如果第二个宇宙的膨胀受到我们宇宙的阻碍而减缓，其密度 r* 将维持在较高水平，温度也是如此。于是我们决定研究由两组相互吸引但又彼此排斥的自引力物质组成的系统中的引力不稳定性。
...根据理论，密度更高的那一组反应最快、最剧烈。正是它通过引力不稳定性，形成了“幽灵物质”的团块。
...那么，引力不稳定性究竟是什么？它最早由詹姆斯·金斯爵士（Sir James Jeans）研究过，前面已经提到过。
...设想一个具有密度 r 的介质，其组成粒子具有一定的热运动速度 Vth，我们希望研究可能的密度扰动是增长还是消散。假设在某处形成了一个直径为 f 的密度异常增高的区域。
...热运动倾向于自然地扩散这一扰动。需要多长时间？大约是
...即原子穿越距离 f 所需的时间，也就是这个团块直径翻倍所需的时间。
...设想热运动速度为零。这些原子会相互吸引。这个团块有向自身坍缩的趋势。我们可以计算出它坍缩所需的时间。实际上，一个自我坍缩的“尘埃云”就像大爆炸的倒放：
...于是我们比较这两个时间。
...当吸积时间小于热运动导致的自扩散时间时，扰动就会发生凝聚。
...直径大于一个特征长度（称为金斯长度 Lj）的扰动将被放大，形成凝聚物，即物质团块（clumps）。
...当这种“团块”形成时，物质被压缩并升温。压力逐渐增强，最终会阻止坍缩过程。
...这被称为 引力不稳定性 或 金斯不稳定性。
就标准模型而言，我们可能会想：
- 很好。大爆炸之后，宇宙不断膨胀并逐渐冷却，引力不稳定性将使我能够构建出星系和恒星诞生的场景。
...如果真这么简单，早就实现了。事实上，我们至今没有任何星系诞生的可靠模型。有人认为星团先形成，然后是星系，最后才是恒星；另一些人则持相反观点。
...此外，这一切都发生在宇宙仍处于剧烈膨胀的背景下。对高红移星系的探测表明，这些天体极为古老（银河系中最古老恒星的年龄也证实了这一点）。我们目前尚无法从理论上合理解释这一切。
但我们可以确定两点：
1：只要物质气体仍与“光子气体”强烈耦合，只要宇宙仍处于电离状态，引力不稳定性就无法发挥作用。因为光子与自由电子（脱离原子的电子）的相互作用比与原子核外电子的相互作用更强。光子以某种方式也构成“气体”。随着宇宙膨胀，这种气体像物质一样膨胀并压缩，具有自身的压力，即 辐射压。当物质与光子强烈耦合时，如果一个电离气体团块试图收缩，它将带动光子气体一同运动。
- 但光子以光速运动！有限尺寸的气体团如何“困住”光子？
...这里的“困住”是指：在气体团内部，光子不断被吸收又重新发射。由于吸收-再发射的频繁过程，光子很难逃逸出这个气体团。正是这个意义上，它们被“囚禁”在其中（太阳核心发出的光子也是以类似方式极其缓慢地穿越太阳，最终到达表面）。
...当宇宙年龄不到50万年时，辐射不仅被束缚在可能形成团块的电离气体团中，而且辐射压仍然过高，无法允许凝聚现象发生。
结论：根据标准模型，宇宙在 t = 50万年之前保持高度均匀或近乎均匀。任何变化都发生在那之后。
2：存在由恒星组成的星系，星系本身又构成大尺度结构。某些星系会进一步聚集形成星系团（如后发星系团、室女座星系团），每个星系团包含数千个成员。起初人们认为这种聚集会继续在更大尺度上延续，并提出了“超星系团”——即星系团的集合——的概念。
...但观测结果揭示了完全不同的情况。实际上，星系的分布呈现出类似“互联肥皂泡”的结构。星系团只是这种分布中的“节点”。下图是1977年观测数据的处理结果。
...因此，星系在极大尺度上（非常大结构，Very Large Structure）围绕着直径约为数亿光年的巨大空洞分布。
...换一种方法，研究人员尝试从均匀物质分布（显然在单一宇宙中）出发，重建这类结构。最初的理论是基于平面扰动的“薄饼”式增长（泽尔多维奇的“pancakes”）。但结果令人失望。计算机模拟确实产生了一些细胞状结构，但它们很快因热运动而消散。目前尚无令人信服的理论能解释这类结构的形成。最多只能通过引入“冷暗物质”来“加固”这些结构，使其在相对意义上得以维持。
...还有一种几何解释方式：普通物质被幽灵物质团块排斥，这种图像已在上文给出。
...设想一个表面，如同帐篷的布面，铺在末端钝化的木桩上。顺便说一句，木桩末端越钝，对应的幽灵物质团块就越广延；相反，如果木桩越尖锐，团块就越集中。当木桩趋于无限尖锐时，对应的是“正曲率集中点”——即正曲率的奇点。
...现在我们介绍另一个模型，它将对应下一部分。
../../bons_commande/bon_global.htm
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