孪生宇宙 共生宇宙学

En résumé (grâce à un LLM libre auto-hébergé)

  • 本文探讨了孪生宇宙理论与孪生宇宙学,重点关注幽灵物质(ghost matter)及其在宇宙物理学中的作用。
  • 文章讨论了泊松方程和高斯定理,强调幽灵物质的存在对引力及星系结构产生的影响。
  • 本文提出了一种暗物质的替代方案,认为不均匀分布的幽灵物质可能解释所观测到的引力透镜效应。

双子宇宙宇宙学

7

...在论文《J.P. Petit 和 P. Midy:物质-幽灵物质天体物理学。7:周围幽灵物质对椭球星系的约束》[ 该网站:几何物理学 A,10,1998] 中,我们重新审视了高斯定理、屏蔽效应和泊松方程的问题。我们证明,当考虑均匀分布(可能无限)的物质时,泊松方程不再存在,仅仅是因为在这种介质中无法定义引力势。事实上,牛顿定律和泊松方程仅在能够获得一个零阶的静态解并可对其进行扰动的情况下,才可从广义相对论的形式体系中导出。然而,当宇宙非空时,这种解无法存在。因此,在广义相对论中,我们得到的是弗里德曼解,其本质上是非定常的。

...在均匀物质分布中开凿出一个空腔后,腔内的场就变得简单明了。一个具有球形空腔的幽灵物质分布(其行为类似于相对于我们自身物质的负质量集合)等价于均匀分布场(为零)与一个充满普通物质、密度恒定的实心球体所产生的场的叠加:

...

实心球体产生的场随距离中心的距离增加而增大,随后减小。因此,一个球形空腔具有“约束”效应。椭球形空腔亦然。如果边界是突变的,那么约束场等价于一个扁平椭球体所产生的场,该椭球体充满普通物质且密度均匀。

...

但边界不可能是突变的。幽灵物质中的空腔是模糊的,这种密度变化伴随着压力梯度。正是这个压力梯度,会促使幽灵物质在星系消失时填充该空腔。在论文[几何物理学 A,2],第2节中,已对更复杂的物质与幽灵物质分布进行了计算,同时给出了分析计算方法。值得注意的是,此时得到的旋转曲线与实际观测结果非常相似。参见:J.P. Petit 和 P. Midy:排斥性暗物质。[ 该网站:几何物理学 A,3,1998。 图4。*]

...因此,我们提出了一种替代暗物质理论的模型。我个人认为,从这一理论中可能发展出一个纯粹理论的星系模型,包含两个耦合的维拉索夫方程以及泊松方程。在这一背景下参见:J.P. Petit:双子宇宙宇宙学:天文学与空间科学 226:273-307,1995,以及[该网站:几何物理学 A,2,第4节]。

DY = 4πG (ρ - ρ*)

其中(ρ* > 0)指幽灵物质的密度。负号源于场方程的结构。

负透镜效应。

...根据天体物理学家的说法,“不可辩驳”的证据表明星系中存在暗物质,其依据是观测到的强烈引力透镜效应。星系和星系团都会产生多重像。正如通常情况一样,当某现象确实属于宇宙奇观时,经过一两个案例后,便会涌现出数十甚至数百次观测。事实上,图像数据不断积累。

...所观测到的强烈效应与星系或星系团估计的质量不相符。存在显著的“质量缺失”现象。但一个非均匀的幽灵物质环境会得出相同的结果。 在我们所在的宇宙薄片中,幽灵物质产生负的引力透镜效应。

...

在该模型中,在我们宇宙薄片F的相邻部分F*中,存在的幽灵物质(或“双生物质”)团块会在我们薄片中产生负的“诱导曲率”。这正是我们在上文以教学方式试图描述的——使用“钝化负圆锥”模型,其中心部分呈马鞍形(一种具有恒定负曲率密度的曲面)。如上图所示,我们用虚线表示一个双生物质或幽灵物质团块的存在。该团块无法从我们所处的时空光学观测到(因为从几何上讲,光子无法在不同薄片之间穿越)。然而,如图所示,这些团块会产生负的引力透镜效应(negative lensing effect)。图中简略地描绘了光子在薄片F中的轨迹。但这些光子无法与位于我们薄片F相邻部分中的幽灵物质团块(其边界以虚线表示)的原子发生相互作用。因此,这些光子“自由穿过”该团块。

...

如前所述,产生效应的是密度梯度。均匀分布的物质或幽灵物质不会使光线发生偏折。

...

对于普通物质,其表现“如同吸引光子”;而对于幽灵物质,则“如同排斥光子”。因此,在幽灵物质中开凿出的空腔将具有聚焦效应,如下所述:

...

该图示仅为示意,但请放心:目前无人能够计算光线在非均匀物质(或幽灵物质)分布中的传播路径。

...

这种聚焦效应将与星系本身的存在所产生的效应叠加。若忽略星系周围幽灵物质环境的存在,仅凭星系(或星系团)的质量无法解释该现象。

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