孪生宇宙 伴生宇宙学

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一种关于螺旋结构的替代理论。

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该模型为螺旋结构提供了新的视角,认为其源于星系与其“幽灵物质”环境之间的相互作用。弗朗索瓦兹·康布的理论基于两种物质群体之间的相互作用:星系中的物质,以及一种不可探测、温度极低、来源尚不明确的氢质量。值得注意的是,早在1986年,我的漫画《千亿个太阳》(Belin出版社出版)中就已提出过类似的双群体相互作用模型。

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我们通过二维模拟进行了试验。参见:J.P. Petit 与 F. Landsheat,《幽灵物质天体物理学》第6卷:螺旋结构。[

在本网站:《几何物理学A》,第9期,1998年

]

无需重复展示图像。如果可能,我们将在网站上加入一段非常引人注目的动画,展示棒旋星系的形成过程。模拟显示两种状态:首先,星系经历强烈的动态摩擦,导致其迅速减速;棒状结构和螺旋臂迅速形成,随后减速效应变得微不足道。系统随后能持续多个旋转周期,其维持机制源于潮汐效应。更多图示请参见上述论文。

当然,这些结果必须谨慎对待,因为它们仅限于二维模拟。我们的计算能力尚不足以实现三维模拟。如果有研究团队愿意接手,我们非常乐意提供所有必要的技术指导。

在传统的模拟中,螺旋臂的持久性始终是个难题。无论如何,这一现象对应着能量耗散。星系中的“恒星”因此获得高速度,导致螺旋结构逐渐消失,必须依赖新的冷气体补充才能重建。

而在我们的模型中,幽灵物质环境似乎充当了一种“势垒”,阻止这些天体逃逸。因此,星系的螺旋臂能够维持多个旋转周期。但这仍需三维模拟的验证。

如前所述,我们已有两位新合作者加入相关模拟研究,我们对这些新工作寄予厚望(展示螺旋臂在星系中诞生的序列图像最早可追溯至1994年)。如今,普通个人也能通过高性能计算设备“与顶级研究者同台竞技”。借助这类系统,我们甚至可以处理足够多的“质点”,从而真实地模拟星系——即包含两种截然不同的群体:

  • “第一类群体”或晕族群体,由老年恒星(以及球状星团)组成,其轨道明显偏离星系赤道平面。

  • “第二类群体”或盘族群体,动态上包含年轻恒星和不同规模的气体质量。这一群体高度集中于星系赤道平面附近。正是在这一群体中,螺旋结构以“密度波”的形式形成。这是一个高度非线性现象,甚至可类比为“激波”。

然而,螺旋结构对第一类群体的影响相对较小,尽管该群体占据了星系90%的质量。因此,能够不再用单一质点群体来模拟星系,而是采用双群体模型,将更贴近真实的天体物理现实,这将极具意义。

辐射阶段。

在此,我们回到该模型的宇宙学方面。如前所述,初始线性解(在 t = 0 附近,R 与 R* 随时间成比例增长)存在问题。这种膨胀过于平缓,无法解释原初核合成的冻结。因此,我们不得不将该模型与1988-1989年的先前工作联系起来,并将其纳入本网站:

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
以及:
J.P. Petit:孪生宇宙宇宙学:天文学与空间科学
226:273-307,1995 年,[

在本网站查看:《几何物理学A》,第2期。]

其核心思想是假设物理常数依赖于能量密度。在先前的研究中,我们已证明,若物理常数同时变化,仍可保持所有物理方程(场方程、薛定谔方程、麦克斯韦方程等)不变。我们建议,这一模型可适用于辐射主导阶段——即能量-物质主要以辐射形式存在时。

当我们回溯时间,能量-物质密度不断上升。当

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m(即辐射能量密度远大于物质密度)时,我们得到如下规律:

G 为引力常数,m 为质量,h 为普朗克常数,c 为光速,e 为电荷。我们假设在两个“页”中这些量相等(未对这一选择进行解释)。

在详细描述该模型之前,先说明其合理性。我们之前已指出,原始宇宙的惊人均匀性(表现为2.7K宇宙微波背景辐射)在标准模型下难以解释。因此,人们不得不在旧的“大爆炸”理论基础上附加一个新模型:暴胀。对法语使用者而言,“暴胀”一词翻译并不准确。它源自英文动词“inflate”,意为“膨胀”。因此,我们必须引入大量假设,假设宇宙在其“最初阶段”经历了一次惊人的膨胀。如此,其均匀性才可得到解释。但值得注意的是,这正是林德模型、暴胀理论所依赖的唯一观测依据。其代价仍然相当高昂。

在此,我们提出:当能量密度超过某一阈值时,物理常数可能依赖于物质能量密度。这一假设并不比暴胀理论所依赖的假设更离奇。但其优势在于双重的:

  • 可解释原始宇宙的均匀性
  • 可重新定义时间变量

对于均匀性,解释相当简单。在标准模型中,当常数 c 保持不变时,关键在于比较视界 ct 与粒子间的平均距离。

在这一新视角下(参考[

在本网站:《几何物理学A》,第3期,1998年,图17
] 和 [

《几何物理学A》,第6期,1998年,图10
],并保留时间变量 t):

因此,宇宙物质的均匀性在所有时期均得以保证。

这一差异源于光速 c 随时间回溯而逐渐增大。

参见参考文献[

在本网站:《几何物理学A》,第6期,1998年

] 中的图5。

顺便提一句:

在相当长的一段时间里,我们曾是那些“异想天开”的人,沉迷于改变常数……